Optimización del Proceso de Construcción de Diques de Relave...
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Facultad de Ingeniería Carrera de Ingeniería de Minas “Optimización del Proceso de Construcción de Diques de Relave mediante el Método en Tándem” Autor: David Jorge Salas Moscoso Para obtener el Título Profesional de Ingeniero de Minas Asesora: Ing. María Azucena Delgado Ponce Arequipa, Enero del 2019
Transcript of Optimización del Proceso de Construcción de Diques de Relave...
Facultad de Ingeniería
Carrera de Ingeniería de Minas
“Optimización del Proceso de Construcción de Diques de Relave mediante el Método en Tándem”
Autor: David Jorge Salas Moscoso
Para obtener el Título Profesional de
Ingeniero de Minas
Asesora: Ing. María Azucena Delgado Ponce
Arequipa, Enero del 2019
DEDICATORIA
Dedico este logro a los seres que más amo en esta vida, mi familia.
AGRADECIMIENTO
En mi experiencia vivida en la Institución he encontrado personas que merecen mi
agradecimiento total porque los valores que cultivan día a día, las hacen personas
invaluables en esta sociedad.
Agradezco a Dios por darme la vida cada día, la oportunidad soñar y de ver cumplidos
mis objetivos, a mi esposa porque sin ella no hubiera tenido el tiempo y las ganas para
poder seguir adelante, a mi familia por su maravillosa comprensión y apoyo ante las
adversidades y a cada uno de mis docentes a lo largo de toda mi vida universitaria por
haber compartido sus conocimientos hacia mi persona.
RESUMEN
En el presente trabajo de investigación, se ha realizado una comparación entre el método
de acarreo más conocido y con mejores resultados hasta el momento para tractores de
orugas, “Acarreo en zanja”, versus el “método en Tándem” (propuesto) para una distancia
de empuje de 120m y obteniendo los siguientes resultados: en la producción de 327.18
m3/hr y 340.82 m3/hr; en los costos de operación: 77.33 $/hr (ambos) y en el rendimiento
de 1.416 $/m3movido y de 1.135 $/m3movido, respectivamente.
Los valores obtenidos para ambos métodos han sido comparados mediante gráficas y
tablas; obteniendo un incremento del 4.17% en la capacidad óptima de acarreo de
material, para cumplir con una producción diaria de 29400 m3 utilizando menos recursos
(5 tractores D8T), manteniendo mayor tiempo la humedad requerida para el proceso,
minimizando los finos generados por el movimiento de equipos sobre el material de
construcción y logrando un ahorro proyectado de 3´015,411.00 dólares por año,
favoreciendo nuestra propuesta.
En conclusión, he conseguido demostrar que el método en Tándem, propuesto, logra
optimizar el proceso constructivo.
Palabras Clave:
Tándem, Depósito de Relave, Disponibilidad Física, Uso de lo disponible.
ABSTRACT
In the present research work, a comparison has been made between the best-known
method of hauling and with the best results so far for bulldozers, "Hauling in trench",
versus the "tandem method" (proposed) for a pushing distance of 120m has been made
and we have obtained the following results: in the production of 327.18 m3/hr and 340.82
m3/hr; in operating costs: 77.33 $/hr (both) and in the performance of 1,416 $/m3moved
and 1,135 $/m3moved, respectively.
The values obtained for both methods have been compared by means of graphs and
tables; obtaining an increase of 4.17% in the optimum material hauling capacity, to comply
with a daily production of 29400 m3 using fewer resources (5 bulldozers D8T), keeping the
required moisture for the process longer, minimizing the fines generated by the movement
of equipment on the construction material and achieving a projected saving of
3'015,411.00 dollars per year, favoring our proposal.
In conclusion, we have got to demonstrate that proposed Tandem method optimizes the
construction process.
Keywords:
Tandem, Tailings Dam, Physical Availability, Utilization.
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................... I
CAPÍTULO 1 ......................................................................................................................... 1
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................. 1
1.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................................. 1
1.2 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA ........................................................................................ 4
1.3 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ..................................................................................... 4
1.3.1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................................ 4
1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................ 4
1.4 ALCANCES Y LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................ 5
1.4.1 ALCANCES .............................................................................................................. 5
1.4.2 LIMITACIONES ......................................................................................................... 5
1.5 METODOLOGÍA ................................................................................................................. 5
1.5.1 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ...................................................................... 5
1.5.1.1 Método de la Investigación ....................................................................... 5
1.5.1.2 Diseño de Investigación ............................................................................ 5
1.5.2 DESCRIPCIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ....................................................................... 6
1.5.2.1 Alcance de la Investigación ...................................................................... 6
1.5.2.2 Población ................................................................................................... 6
1.5.2.3 Muestra ...................................................................................................... 6
1.5.2.4 Recolección de Datos ............................................................................... 6
1.5.3 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES ..................................................................... 7
CAPÍTULO 2 ......................................................................................................................... 9
MARCO TEÓRICO ................................................................................................................ 9
2.1 DIQUE DE RELAVES .......................................................................................................... 9
2.1.1 GENERALIDADES DE UN DIQUE DE RELAVES............................................................ 9
2.1.2 DISPOSICIÓN DE RELAVES EN EL DIQUE ................................................................ 12
2.1.3 OTROS PARÁMETROS IMPORTANTES PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL DIQUE DE
RELAVES ........................................................................................................................ 14
2.2 MOVIMIENTO DE TIERRAS ............................................................................................... 17
2.2.1 MAQUINARIA REQUERIDA PARA EL MOVIMIENTO DE RELAVE .................................. 17
2.2.1.1 Partes de un Tractor de Orugas ............................................................. 18
2.2.2 MÉTODOS DE ACARREO DE MATERIAL CON TRACTORES DE ORUGAS .................... 19
2.2.2.1 Método de Acarreo en Línea Recta (Método Tradicional) ..................... 19
2.2.2.2 Método de Acarreo en Zanja (Método Tradicional) ................................ 20
2.2.2.3 Método de Acarreo en Tándem .............................................................. 22
2.3 INDICADORES DE DESEMPEÑO DE EQUIPOS .................................................................... 26
2.3.1 PRODUCCIÓN DE LOS EQUIPOS ............................................................................. 26
2.3.1.1 Producción del Tractor de Orugas .......................................................... 26
2.3.2 COSTOS DE OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS ............................................................ 27
2.3.2.1 Consumo de Combustible ....................................................................... 27
2.3.2.2 Mantenimiento Programado, Aceites Lubricantes, Grasas, Filtros y
Mano de Obra ......................................................................................................... 28
2.3.2.3 Componentes del Sistema de Rodaje del Equipo .................................. 28
2.3.2.4 Costos de Reparaciones ......................................................................... 29
2.3.2.5 Componentes de Desgaste Especial...................................................... 30
2.3.2.6 Salario del Operador ............................................................................... 30
2.3.3 RENDIMIENTO DE LOS EQUIPOS ............................................................................ 31
2.4 EVALUACIÓN DE INDICADORES DE DESEMPEÑO .............................................................. 31
CAPÍTULO 3 ....................................................................................................................... 34
CONSIDERACIONES AMBIENTALES .............................................................................. 34
3.1 GENERALIDADES ............................................................................................................ 34
3.2 CONSIDERACIONES AMBIENTALES PARA LA UBICACIÓN DEL DEPÓSITO DE RELAVE ......... 35
3.2.1 CALIDAD DE SUELOS ............................................................................................. 35
3.2.2 CALIDAD DEL AIRE ................................................................................................ 35
3.2.3 FLORA Y FAUNA SILVESTRE .................................................................................. 35
3.2.4 CALIDAD DEL AGUA ............................................................................................... 36
3.2.5 RECUPERACIÓN Y REHABILITACIÓN ....................................................................... 36
3.2.6 DOCUMENTACIÓN ................................................................................................. 37
3.3 CONSIDERACIONES AMBIENTALES PARA EL DISEÑO DEL DEPÓSITO DE RELAVE .............. 37
3.3.1 HIDROLOGÍA ......................................................................................................... 37
3.3.2 METEOROLOGÍA .................................................................................................... 37
3.4 ANÁLISIS DE APLICACIÓN CON RESPECTO A DIQUES DE RELAVE CONVENCIONALES ....... 37
CAPÍTULO 4 ....................................................................................................................... 39
DESARROLLO DEL CASO ................................................................................................ 39
4.1 SITUACIÓN ACTUAL ........................................................................................................ 39
4.2 CÁLCULO DE LA PRODUCCIÓN DE LOS EQUIPOS ............................................................. 40
4.2.1 FACTORES DE CORRECCIÓN DE LA CONDICIÓN DEL OPERADOR ............................ 40
4.2.2 PRODUCCIÓN DEL TRACTOR DE ORUGAS .............................................................. 41
4.3 CÁLCULO DE LOS COSTOS DE OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS .......................................... 46
4.3.1 CÁLCULO DEL COSTO PARA EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE ................................. 46
4.3.2 CÁLCULO DEL COSTO PARA EL MANTENIMIENTO PROGRAMADO, ACEITES
LUBRICANTES, GRASAS, FILTROS Y MANO DE OBRA ....................................................... 48
4.3.3 CÁLCULO DEL COSTO PARA LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE RODAJE DEL
EQUIPO .......................................................................................................................... 52
4.3.3.1 Tren de Rodaje ........................................................................................ 52
4.3.4 CÁLCULO DEL COSTO PARA LA REPARACIÓN DE LOS EQUIPOS .............................. 54
4.3.5 CÁLCULO DEL COSTO PARA LOS COMPONENTES DE DESGASTE ESPECIAL DE LOS
EQUIPOS ........................................................................................................................ 55
4.3.6 CÁLCULO DEL COSTO HORARIO DE OPERADORES POR EQUIPO ............................ 57
4.3.7 CÁLCULO DEL COSTO DE OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS ........................................ 58
4.4 CÁLCULO DEL RENDIMIENTO DE LOS EQUIPOS ................................................................ 60
CAPÍTULO 5 ....................................................................................................................... 62
DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS ................................................................................ 62
5.1 ANÁLISIS DE LA PRODUCCIÓN OBTENIDA ........................................................................ 62
5.2 ANÁLISIS DE LOS COSTOS DE OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS ........................................... 65
5.3 ANÁLISIS DE LAS VARIABLES DE OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS........................................ 66
5.4 ANÁLISIS DE LOS RENDIMIENTOS DE LOS EQUIPOS .......................................................... 70
CONCLUSIONES ................................................................................................................ 73
ANEXOS .............................................................................................................................. 75
GLOSARIO .......................................................................................................................... 83
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................... 86
LISTA DE TABLAS
Tabla 1: Operacionalización de Variables ............................................................................ 7
Tabla 2: Evaluación de Indicadores de Desempeño (KPI´s) ............................................. 31
Tabla 3: Matriz de Evaluación para la Condición del Operador ........................................ 41
Tabla 4: Producción Real para Tractores de Oruga D8T .................................................. 44
Tabla 5: Producción Real para Tractores de Oruga D7R .................................................. 45
Tabla 6: Precio del Galón de Combustible Local ............................................................... 47
Tabla 7: Costo de Combustible para Tractores D8T ......................................................... 47
Tabla 8: Costo de Combustible para Tractores D7R ......................................................... 48
Tabla 9: Costo de Aceites, Grasas y Filtros para Tractores D8T ...................................... 49
Tabla 10: Costo de Aceites, Grasas y Filtros para Tractores D7R .................................... 49
Tabla 11: Costos de Salario del Personal Mecánico ......................................................... 50
Tabla 12: Costo de Mantenimiento Programado para Tractores D8T............................... 51
Tabla 13: Costo de Mantenimiento Programado para Tractores D7R .............................. 51
Tabla 14: Costo del Tren de Rodaje Nuevo ....................................................................... 52
Tabla 15: Costo de los Componentes del Sistema de Rodaje para Tractores D8T ......... 53
Tabla 16: Costo de los Componentes del Sistema de Rodaje para Tractores D7R ......... 53
Tabla 17: Costo de Reparación de Tractores D8T ............................................................ 54
Tabla 18: Costo de Reparación de Tractores D7R ............................................................ 55
Tabla 19: Costos de Componentes de Desgaste Especial Nuevos .................................. 55
Tabla 20: Costo de Componentes de Desgaste Especial para D8T ................................. 56
Tabla 21: Costo de Componentes de Desgaste Especial para D7R ................................. 56
Tabla 22: Costos del Salario del Operador ........................................................................ 57
Tabla 23: Costo por hora para cada Equipo de acuerdo al Método Utilizado ................... 58
Tabla 24: Comparativo de Rendimiento de Equipos aplicando ambos Métodos .............. 60
Tabla 25: Rendimiento de los Equipos para 120m ............................................................ 63
Tabla 26: Reporte de Disponibilidad para Tractores de Orugas D8T ............................... 67
Tabla 27: Demoras Operativas por Turno de 12 Horas ..................................................... 68
Tabla 28: Proyección Anual de Costos .............................................................................. 71
LISTA DE GRÁFICAS
Gráfica N° 1: Determinación de la Producción Calculada para Tractores de Oruga D8T
con hoja semiuniversal por medio del Abaco ..................................................................... 42
Gráfica N° 2: Determinación de la Producción Calculada para Tractores de Oruga D7R
con hoja semiuniversal por medio del Abaco ..................................................................... 42
Gráfica N° 3: Determinación del Factor de Corrección por Porcentaje de Pendiente ...... 44
Gráfica N° 4: Distribución de Costos Horarios para Tractor D7R ..................................... 59
Gráfica N° 5: Distribución de Costos Horarios para Tractor D8T ...................................... 59
Gráfica N° 6: Capacidad Óptima para ambos Métodos de acuerdo a la Distancia de
Acarreo ................................................................................................................................ 64
Gráfica N° 7: Tiempo Requerido considerando la cantidad de Equipos y la Distancia de
Acarreo ................................................................................................................................ 65
Gráfica N° 8: Tiempos considerando dato de línea base .................................................. 69
LISTA DE FIGURAS
Figura N° 1: Partes de un Depósito de Relave y su Balance de Agua. [3] ........................ 16
Figura N° 2: Tractor de Orugas ........................................................................................... 18
Figura N° 3: Partes del Sistema de Rodamiento de un Tractor de Orugas ....................... 18
Figura N° 4: Partes de la Hoja Topadora de Un Tractor de Orugas .................................. 19
Figura N° 5: Acarreo en Línea Recta .................................................................................. 20
Figura N° 6: Acarreo en Zanja ............................................................................................ 20
Figura N° 7: Método de Acarreo en Tándem ...................................................................... 23
i
INTRODUCCIÓN
Como parte del proceso de minado se requieren de depósitos que puedan soportar todos
los desechos derivados de la extracción del mineral que rompen los esquemas ya
conocidos y que presentan características de diseño interesantes; por ejemplo, si una
mina procesa 100,000 toneladas de material minado para extraer un determinado metal,
el cual solo es el 2% de lo que se procesa, entonces, ¿Qué hacemos con las 98,000
toneladas que van de desecho? ¿Cómo las trasladamos? ¿Cuántos recursos
necesitaríamos para eliminar todo ese material? Y peor aún si es por día.
Hoy en día la demanda de utilizar depósitos de relave para poder almacenar todo el
material estéril proveniente del proceso de concentración de mineral, va cobrando mayor
interés debido a que se requieren zonas naturales que reúnan características físicas y
técnicas capaces de soportar todo lo que involucra la construcción y operación de un
depósito de relave minero. Este depósito tiene 2 partes fundamentales: el dique de relave
y el embalse, este proyecto considera la construcción del dique de relave.
El depósito de relave consiste en la construcción de un dique o muro estable de arena
gruesa cuidadosamente seleccionada, con el fin de contener el agua y la arena fina que
se deposita aguas arriba de dicho muro conocido como embalse, el cual es capaz de
ii
mantenerse en condiciones seguras con respecto a eventuales reboses u otras
perturbaciones que pudieran presentarse y que son características de cada lugar (lluvias,
movimientos telúricos, etc.).
Dentro de los métodos más representativos de construcción de diques de relave
encontramos el método aguas abajo y el método de eje central, los cuales hoy en día
requieren no solo cumplir especificaciones técnicas muy elevadas de crecimiento y
construcción, sino también requieren procesos constructivos que en muchas ocasiones
tienen limitaciones importantes para llegar a ser cumplidos.
Cuando las especificaciones técnicas indican por ejemplo que el material de construcción
no puede superar el 15% pasante de finos de la malla # 200 esto implica que el cicloneo
del relave sea más eficiente y se logren valores del 8% o del 10%, si el requerimiento es
que sea compactado empiezan a aparecer otros requisitos intrínsecos al proceso, la
humedad con la que cuenta el material cuando se deposita, de donde se sacaría el agua
necesaria para humectarlo si se seca, la pendiente de trabajo de los equipos, cuál sería
la densidad de compactación mínima que se requiere, entre muchas otras interrogantes.
Esto nos lleva a mencionar que un dique tiene una pendiente ya diseñada de acuerdo a
la cantidad de material que se colocara en el muro y considerando el total de material que
se depositara en el embalse al final de su vida útil; y que si bien es cierto podemos
adecuar la pendiente del talud, también es cierto que este cambio puede afectar su
estabilidad, el requerimiento de material de construcción y hasta el nivel freático del muro,
además de que el crecimiento del talud debe ser de extremo a extremo para evitar
deformaciones pronunciadas en su cara externa y que el espesor de las capas debe ser
controlado al detalle para cumplir con la especificación del drenaje natural del material
una vez que se encuentra sobre el muro.
iii
Todo lo dicho anteriormente nos lleva a una interrogante ¿Si el material requiere ser
trasladado a lo largo de todo el talud, dónde lo depositamos? Tal vez pensemos que sería
mejor hacerlo en la parte más alta y de allí trasladarlo hacia las partes inferiores, usando
volquetes, cargadores, excavadoras y hasta podemos proponer el uso de tuberías; pero
¿La humedad del material nos dará el tiempo para todo esto?,¿La cantidad de material
que se necesita depositar a diario sobre el talud y la corona para cumplir con los
requisitos de disposición de relave proveniente de la concentradora; nos dará el tiempo?,
¿Y si ponemos tuberías a lo largo del talud, cómo controlaríamos el espesor de la capa
según el diseño?. A mi parecer todo esto dependería de la pendiente de trabajo o
pendiente de diseño; si hablamos de la humedad del material hay que considerar que
esta se pierde primero por drenaje natural, y segundo por la cantidad de veces que la
manipulemos, en pocas palabras ya tiene un tiempo establecido de drenaje y si
queremos cumplir con esto hay que transportarlo lo más rápido posible y al mismo tiempo
manipularlo solo y únicamente lo necesario, utilizando la mayor cantidad de equipos de
acuerdo a la necesidad de crecimiento del dique y por ende de todo el depósito de
relaves,
¿Qué pasaría si la producción diaria requerida es de 29400 m3, cuántos equipos de
carguío y acarreo necesitaríamos para trabajar en una distancia de hasta 250 m – en las
fases iniciales del depósito y de acuerdo a su vida útil -, cuántos accesos, y si la
pendiente establecida del talud es de 28% como mínimo, exigiendo crecer en capas de
0.20 a 0.40 m, cómo hacemos para trabajar como esa pendiente?. Tal vez nuestra
respuesta sea, usemos tuberías para descargar el material a lo largo de todo el talud,
pero y si la especificaciones exigen que se repare cualquier grieta que supere los 20 cm,
entonces ¿Qué hacemos?, ¿Cómo controlamos los flujos para que la capa anterior no se
dañe?, ¿La distribución del material será uniforme usando solo tuberías?.
iv
Los tractores de orugas se adecuan a esta clase de requerimientos donde la distancia de
acarreo de material sigue siendo una necesidad de la producción de arenas de relaves y
crecimiento del dique, además que son los únicos equipos que pueden acarrear grandes
distancias con pendientes tan pronunciadas que impiden el uso de volquetes y peor aún
cargados. Pero aun así el uso de los tractores de orugas presenta limitantes; no podemos
usar tractores muy grandes porque por el peso bruto de estos incrementarían el
contenido de finos por capa, la pendiente y el material arenoso dificultan su retroceso y
por ende dificultarían el drenaje natural creando bolsas de agua encapsuladas; lo cual
generaría una condición de inestabilidad del dique de relaves.
Los tractores de orugas han demostrado ser con el tiempo las máquinas más completas
para desarrollar este proceso constructivo -no se atollan con facilidad, pueden trabajar en
cualquier posición a lo largo de todo el talud y la corona a pesar de la inclinación del
mismo- cumplen con los estándares de producción requeridos moviendo grandes
cantidades de material a pesar de tener como limitante la distancia de acarreo. Dentro de
las desventajas que presenta es que la vida útil de los implementos del sistema de
rodamiento es menor a los estándares establecidos en el manual de sus fabricantes.
Entonces tenemos que dentro de los métodos de acarreo de material usando tractores de
oruga, el más eficiente es el método de acarreo en zanja, el que para distancias mayores
a 120 m se vuelve muy costoso, lo que implica tener que adquirir más tractores para
poder cumplir con la producción requerida.
Estos ejemplos anteriores, nos dan un marco exacto de lo que se busca con este trabajo,
intentando demostrar que bajo las condiciones de trabajo y los requisitos de calidad
altamente exigentes para la construcción de diques de relave minero (porcentaje máximo
de finos y una humedad óptima combinadas con el tiempo y las distancias de acarreo
v
fuera de estándares de movimiento de tierras conocidos), podemos optimizar su proceso
constructivo utilizando el método en tándem y mejorando los resultados obtenidos por el
método tradicional de acarreo en zanja.
Entonces, ¿Por qué optimizar el proceso constructivo?. Para el caso de la construcción
del dique de relave minero que requiere ser compactado para darle mayores condiciones
de seguridad y estabilidad, el factor principal viene a ser el contenido de humedad del
material porque se requiere cumplir con una densidad de compactación específica por
cada capa certificada (98% por ejemplo) y entre mayor sea la manipulación del relave,
este se secará más rápido -considerando también el drenaje natural del talud- y el
porcentaje de finos aumentará; requisitos que hacen que se tenga que acarrear la mayor
cantidad de material en el menor tiempo posible y a distancias de acarreo con tractores
de orugas fuera de estándares conocidos.
1
CAPÍTULO 1
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 Antecedentes de la Investigación
Todos los trabajos de movimiento de tierras llevados a cabo en la minería, requieren
de equipos capaces de desempeñarse en forma continua durante todo el ciclo de la
vida útil de la mina, por lo que los equipos realizan trabajos en condiciones severas y
adversas sufriendo en muchos casos un desgaste prematuro; en algunos o en todos
sus componentes esenciales con el fin de cumplir con la demanda de la producción.
Para el caso de la construcción de diques de relave minero hay parámetros propios
del proyecto como: lograr un grado de compactación sugerido por el diseño (por
ejemplo mayor al 98%); lo cual depende del espesor de la capa que se desea
construir, la humedad de compactación óptima, los equipos de compactación a
utilizar y el número de pasadas que se darán para lograr el objetivo.
Para nuestro caso nos enfocaremos en los siguientes datos técnicos del diseño de
un dique de relave minero considerando:
El espesor de la capa a construir, por lo general entre 0.20 y 0.40m.
Un porcentaje de finos menores al 15% que pasan la malla #200, considerando
la generación de finos en los procesos de descarga de material por tuberías
proveniente de los ciclones entre el 10% y 12%, acarreo de material a zonas
2
indicadas con tractores de oruga entre el 1% y 5% de generación de finos y la
compactación del material con una generación de finos menor al 3%; a lo largo
de todo el talud y corona del dique de relaves.
El trabajo de los equipos de acarreo (tractores de orugas) se da en pendientes
iguales o mayores a 15° (28% aproximadamente).
El acarreo del relave se da a distancias que superan los 120 m en más del 70%
de ocasiones, moviendo aproximadamente 126 m3/hr de relave (tractores de
oruga D8T, según manual de Caterpillar para la distancia requerida) y realizando
movimientos que hacen que el fino aumente en la capa que se construye;
mientras más movimientos se hacen para acarrear el material a la zona indicada,
mayor será el porcentaje de finos contenidos la capa.
La humedad del material no debe ser menor al 18% en una capa conformada;
entre mayor sea el tiempo que se requiere para acarrear el material a lo largo de
todo el talud y corona del dique se tendrá una pérdida considerable de humedad
en el relave, lo cual afectaría significativamente la etapa de compactación y su
certificación respectiva.
La densidad de compactación para cada capa debe ser de 98% como mínimo, lo
que garantiza la estabilidad del dique de acuerdo a su diseño.
Para el caso de las condiciones climáticas estas no afectan directamente el
proceso constructivo con maquinaria pesada, porque el diseño ya contempla la
capacidad y el tiempo de filtración de acuerdo a su densidad de compactación
por capa y de acuerdo a los sistemas recolectores de agua que se basan en los
respectivos cálculos hidráulicos y meteorológicos según la zona de ubicación
geográfica para cada dique de relave. Si la ubicación geográfica del dique es en
una zona lluviosa, por ejemplo, para nuestro proyecto esto termina siendo un
beneficio, porque el material de construcción estará mayor tiempo húmedo y nos
dará la posibilidad de lograr mejores resultados de construcción de las capas
3
sobre el dique, ahorrando en el tiempo de compactación y en la cantidad de
recursos destinados para ese fin, además la densidad de compactación
requerida será menor a la de nuestro proyecto. Para nuestro caso el tiempo
estimado de manipulación por descarga de material es de 20 horas como
máximo, para garantizar la humedad en las etapas siguientes.
Estos requerimientos característicos de la construcción del dique no llegan a ser
cubiertos por los métodos tradicionales de movimiento de tierras (empuje en zanja
por ejemplo) porque se necesita adquirir más equipos para cumplir con la demanda
de material, reduciendo el espacio en el que interactúan y aumentando el costo por
m3 de material conformado sobre el dique, todo esto con la finalidad de cubrir la
producción mínima de relave que requiere el proceso constructivo.
Si bien es cierto, existe una gran variedad de maquinarias en el mercado que se
diferencian unas de otras por la tecnología que llevan y los componentes de
beneficio para el cliente, permitiendo el movimiento de enormes cantidades de
material a un bajo costo, el trabajo en el dique de relave se ve afectado por el peso
de la máquina (si empuja más material, es más grande y más pesado, muele más el
material, presenta dificultades para trabajar en fango a pendientes pronunciadas y
desgasta sus componentes más rápido de lo normal).
Tomando en cuenta lo indicado en los párrafos anteriores; existe un antecedente de
trabajos de movimiento de tierras utilizando solamente tractores de orugas en las
condiciones ya señaladas, en el depósito de relaves de Cerro Verde en Arequipa,
destacando el uso de estas máquinas también en la compactación de relaves como
es el caso del dique de minera Pelambres en Chile.
4
1.2 Justificación del Problema
Si la construcción del dique de relave minero no cumple con los parámetros
requeridos para su diseño de estabilidad, ya que no es capaz de recibir todo el
material desechado por la Concentradora, esto afecta el proceso de recuperación del
mineral y por ende el costo por tonelada métrica, por lo cual la importancia de esta
investigación radica en dar solución a la demanda de material que requiere ser
distribuido a lo largo de todo su talud y corona; más de 327.18 m3/hora por tractor de
orugas D8T; utilizando la menor cantidad de equipos y reduciendo el tiempo
empleado para tal fin (82.2% de tiempo efectivo por día aproximadamente), donde
las pendientes mayores a 15° y las distancias de acarreo de material con las que se
trabaja que superan los 120 metros, se encuentran fuera de los estándares de
producción rentable (según los manuales de fabricantes de maquinaria pesada); pero
para la sostenibilidad del proceso minero resulta necesario considerar métodos o
técnicas, que permitan optimizar el movimiento de relaves y cubrir estas
necesidades; como por ejemplo el método en tándem.
1.3 Objetivos de la Investigación
1.3.1 Objetivo General
Optimizar el proceso de construcción de diques de relave minero aplicando el
método en Tándem.
1.3.2 Objetivos Específicos
Determinar la capacidad de acarreo óptima de la maquinaria pesada en el
proceso constructivo utilizando el método en tándem.
Analizar el rendimiento de los equipos en el proceso constructivo aplicando el
acarreo en zanja y el método en tándem.
Identificar los indicadores de desempeño (KPIs) en la construcción de un dique
de relave minero.
5
1.4 Alcances y Limitaciones de la Investigación
1.4.1 Alcances
Este trabajo de investigación nos permitirá presentar una alternativa con el fin
de optimizar el proceso constructivo para diques de relave de gran minería.
1.4.2 Limitaciones
La principal limitante de la presente investigación es contar con un solo
precedente para aquellos trabajos de movimiento de tierras donde solo pueden
usarse tractores de orugas para el acarreo de material a distancias mayores a
120m de longitud, colocando capas con espesores entre 0.20 y 0.40m, con
porcentaje de finos menores al 15% que pasan la malla #200 (considerando los
procesos de descarga de material entre el 10% y 12%, acarreo entre el 1% y
5% y compactación menor al 3%) y trabajando en pendientes iguales o
mayores a 15° (28% de inclinación aproximadamente).
1.5 Metodología
1.5.1 Metodología de la Investigación
1.5.1.1 Método de la Investigación
Esta investigación es de tipo cuantitativa porque buscamos medir y
analizar las variables obtenidas de forma objetiva.
1.5.1.2 Diseño de Investigación
El diseño de investigación es experimental porque solo se realizarán
cambios en el método de acarreo de material con tractores de oruga.
6
1.5.2 Descripción de la Investigación
1.5.2.1 Alcance de la Investigación
El alcance de la investigación es de tipo exploratorio [1], debido a que
presenta las siguientes características: no cuenta con estudios
precedentes a la presente investigación, así mismo, se pueden lograr
mejoras en el método desde una perspectiva innovadora. De esta
manera nos ayudaría a establecer posibles prioridades para su
aplicación en nuevos estudios.
1.5.2.2 Población
Para esta investigación, tomaremos en cuenta los datos de un
yacimiento de cobre porfidítico de gran escala con más de 5 años de
explotación cuya producción aproximada es de 120 000 TM/día de
material procesado y determinaremos los datos relevantes para su
cálculo respectivo.
1.5.2.3 Muestra
La muestra es no probabilística porque hemos tomado 2 equipos con
características conocidas dentro de una gama definida (tractores de
orugas D7R y D8T) y nos enfocaremos en los resultados del tractor D8T
únicamente por ser este el más comercial para obras civiles.
1.5.2.4 Recolección de Datos
El método de recolección de la información es por revisión documental
debido a que los datos obtenidos para esta investigación referente a la
maquinaria pesada (tractores de orugas), estarán definidos por el
manual de rendimiento de Caterpillar edición 46.
7
1.5.3 Operacionalización de Variables
En cuanto a la operacionalización de variables, estas se encuentran definidas
de la siguiente manera:
Tabla 1: Operacionalización de Variables
VARIABLE TIPO DE
VARIABLE DEFINICION
CONCEPTUAL INDICADORES
Capacidad óptima de acarreo
Dependiente
Cantidad de material movido por hora utilizando cualquier método
m3/hora
Diseño del Dique de Relave
Dependiente
Son todas las características técnicas que se toman en cuenta cuando se construye un depósito de relave
Pendiente del talud. Densidad de compactación. Porcentaje de finos. La humedad del material. Espesor de las capas. Volumen de material requerido para construcción. Volumen de material almacenado.
Rendimiento de los equipos
Independiente Costo por m3 de material movido
Combustible. Aceite hidráulico Aceite de motor. Aceite de transmisión. Filtros y grasas Mano de obra Mantenimiento del equipo.
Fuente: Elaboración propia
La relación entre las variables estará dada por las siguientes formulaciones:
Variable Rendimiento = f(combustible + aceites + filtros + grasas + mano de
obra + mantenimiento del equipo).
8
Variable Diseño = f(pendiente del talud + densidad de compactación +
porcentaje de finos + humedad del material + espesor de capas + Volumen
material requerido para construcción + volumen total de material almacenado).
Variable Capacidad Óptima de Acarreo = f(Rendimiento) ᴧ f(Diseño)
Interpretando las formulaciones anteriores tendremos que:
La variable rendimiento estará en función del combustible, aceites, filtros,
grasas, mano de obra y mantenimiento del equipo.
La variable diseño estará en función de las características técnicas para la
construcción del depósito de relave.
La variable capacidad óptima de acarreo estará en función de la variable
rendimiento y en función de la variable de diseño.
9
CAPÍTULO 2
MARCO TEÓRICO
2.1 Dique de Relaves
Para lograr la construcción favorable de un dique de relave y de acuerdo a
estándares de clase mundial, se requieren equipos o maquinarias pesadas que
distribuyan el relave a lo largo de todo el talud y corona del dique, recorriendo en
muchos casos distancias de acarreo que superan los 120m y que se encuentran
fuera de estándares de movimiento de tierra tradicionales (Método de acarreo en
zanja por ejemplo), es importante mencionar que las características físicas del relave
minero hacen que los equipos tengan grandes limitaciones en su desempeño debido
a la influencia de la granulometría, abrasión y corrosión del material, principalmente,
que provoca los desgastes prematuros de los implementos de los equipos,
manteniendo valores discretos de su rendimiento y de su eficiencia.
2.1.1 Generalidades de un Dique de Relaves
El manual de instalaciones de Almacenamiento de Relaves [2] señala que un
dique de relaves cumple con varias características que la hacen una obra muy
especial, sobre todo del punto de vista constructivo:
10
El proceso constructivo, a través de un período muy prolongado, hace que
el sistema de evacuación de aguas, para seguridad ante crecidas, sea una
obra particularmente compleja, donde el embalse formado por la
construcción del dique de arena es utilizado como almacenamiento de
agua para su recuperación en los procesos mineros.
El principal material de construcción, que es una fracción gruesa del
relave, es un material susceptible de licuación o licuefacción cuando está
saturado si es sujeto a esfuerzos vibratorios significativos.
Las arenas de relaves son también muy erosionables por efecto del viento
y del escurrimiento de agua cuando se encuentra relativamente seca.
La pulpa de relave es en general abrasiva y que además presenta
problemas de sedimentación que controlan las velocidades límites de
escurrimiento.
Los relaves constituyen un residuo no deseado, consecuencia de un
proceso productivo que tiene por finalidad obtener metales y otros
productos, estos relaves en general contienen elementos contaminantes al
medio ambiente.
Una vez cumplida la vida útil del dique de relaves (abandono), el mismo
debe continuar seguro o estable, al mismo tiempo que debe continuar
cumpliendo con restricciones ambientales. Aunque los diques de relaves
pueden construirse según métodos de diques convencionales (como de
aguas abajo por ejemplo), lo más común es recurrir a otras tecnologías
desarrolladas en el mundo a través del tiempo, lo cual no ha dejado de
producir accidentes, dado su carácter empírico. En los últimos años,
siguiendo principios de la Mecánica de Suelos y otras ciencias afines, se
ha conseguido mejorar considerablemente las prácticas constructivas,
11
distinguiéndose los tres métodos típicos de construcción: aguas arriba,
aguas abajo y de línea central.
La construcción de diques de relaves está condicionada principalmente por el
proceso de explotación. Si existe gran abundancia de arenas, como lo que
sucede en la minería de estaño, el método de aguas abajo será el método más
recomendable, dada la necesidad de depositar las arenas. Sin embargo, si el
porcentaje de finos es muy alto (fosfatos, caolín, plomo, etc) existen pocos
materiales para construir el prisma, por lo que la tendencia es construir por el
método aguas arriba o por otros métodos. Por supuesto, existe gran diversidad
de situaciones intermedias.
Por otro lado, el Método aguas arriba ha sido tradicionalmente preferido por
suponer menores costos de construcción, requerir menos espacios, mayor
capacidad para una misma altura del prisma y adaptarse mejor a la topografía
existente. Sin embargo, en la práctica, se ha podido comprobar que este
método presenta las siguientes desventajas:
El empleo de taludes muy fuertes.
Elevación de la línea de saturación,
Vertidos por la cola del dique y decantación de aguas contra el prisma.
Cimentación compresible y agrietamiento del muro.
El fenómeno de licuefacción.
De acuerdo a estas características se debe aceptar entonces que la
construcción y la operación de un determinado dique de relaves estarán
estrechamente ligadas, llegando a conformar prácticamente una sola actividad.
12
2.1.2 Disposición de Relaves en el Dique
El manual de instalaciones de Almacenamiento de Relaves [2] señala que la
construcción del muro de la relavera se realiza depositando hidráulicamente la
pulpa de arenas, concentradas mediante una tubería sobre el coronamiento de
dicho muro y luego de esto distribuyéndola mecánicamente con el uso de
tractores de orugas.
Esta pulpa depositada escurre por la cara exterior drenando parte de su agua
hacia la arena ya depositada, aumentando su viscosidad, hasta quedar
detenida totalmente. En esta forma se van formando sucesivamente capas de
30 cm de espesor las cuales deben ser compactadas. La forma geométrica del
muro de relave depende de su propio diseño de acuerdo a las diversas
características de la zona donde se ubica el dique de relaves.
Durante la descarga de arenas finas al embalse, se puede lograr el ángulo del
talud interno relativamente fácil, a través del cambio en la secuencia de las
tuberías de descarga de arenas finas y mediante un adecuado control
topográfico. Lo mismo podemos aplicar al ancho que debe tener la corona del
dique.
Para la formación operacional del ángulo del talud externo existe dificultad para
conseguirlo puesto que depende de un conjunto de variables operacionales
muy sensibles, entre las que podríamos destacar:
Concentración de la pulpa de arenas (porcentaje de sólidos).
Calidad de las arenas.
Altura del dique o muro.
Método de distribución de las arenas finas y gruesas.
13
El porcentaje de sólidos es el parámetro que mayor influencia tiene en la
formación del talud externo del muro. Mientras mayor es el porcentaje de
sólidos, mayor será su viscosidad y más inclinado será el ángulo de reposo que
se forma.
En condiciones normales de operación, el porcentaje de sólidos para depositar
arenas gruesas, oscila entre 68-72%, donde las concentraciones menores
provocan taludes muy extendidos y/o formación de zanjas sobre la cara externa
del muro; en cambio, las concentraciones muy altas provocan problemas de
arenamiento en las tuberías y forman taludes muy inclinados en la sección alta
del muro (cercana a las tuberías de descarga en la corona del dique, además
de la formación de pilas de relave que después se hacen difíciles de trasladar
hidráulica o mecánicamente).
La calidad de las arenas influye en el talud de la siguiente forma:
Las arenas gruesas que cuentan con un bajo contenido de finos permiten
un drenaje eficiente posibilitando así la formación de taludes de alta
pendiente.
Las arenas finas que cuentan con alto contenido de lamas provocan
taludes muy inclinados.
La altura del dique o muro de relaves, influye desde el comienzo de la
construcción del dique, en la capacidad de drenaje de éste, ya que una baja
acumulación de arenas se traduce en una escasa capacidad de drenaje. Por lo
tanto, en la medida que el muro crece, el volumen de arena permeables
también aumenta, permitiendo así incrementar la pendiente de la cara exterior
del muro.
14
La metodología de la distribución de arenas finas y gruesas, depende
fundamentalmente de la experiencia de los operadores y consiste en descargar
el relave de la tubería mediante un conjunto de pitutos de pequeño diámetro
que descargan en forma simultánea, los cuales pese a contar con las mismas
características físicas no descargan la misma cantidad de relave ni de la misma
manera, esto debido a los efectos de la presión con la que llega la carga a cada
uno de ellos, por lo que es necesario abrir y cerrar los pitutos en forma manual
a modo de que la distribución de relave sobre la cara externa del talud sea lo
más uniforme posible; y en algunos casos recurriendo a la instalación y uso de
tuberías y otros procedimientos ad-hoc (de acuerdo a las nuevas
características del material que se envía desde la planta).
2.1.3 Otros Parámetros Importantes para la Construcción del Dique de Relaves
El manual de instalaciones de Almacenamiento de Relaves [2] señala que
estos parámetros radican en la forma de compactar las capas del talud externo
y de la corona del dique. Los diseños normales de diques exigen una
compactación del orden del 70% de Densidad Relativa o del 95% del Próctor
Estándar. Este requerimiento puede crecer por condiciones de seguridad para
el tercio superior del muro. Es importante señalar que una de las grandes
dificultades de llevar a cabo un control de compactación en los relaves, se
presenta en la variación de la composición granulométrica de éstos, lo que
hace necesaria la realización de sucesivos ensayos de caracterización del
relave, para que el ensayo de compactación en laboratorio sea representativo
respecto al trabajo de compactación realizado in situ. Los principales
parámetros de operación para lograr el grado de compactación sugerido por el
proyectista son:
15
El espesor de la capa a compactar.
La humedad de compactación.
El equipo de compactación a utilizar.
El número de pasadas del equipo.
El espesor de la capa depende de las características del relave y del equipo
compactador. Sin embargo, normalmente este espesor varía entre 20 y 40 cm.
La humedad óptima de compactación está definida mediante pruebas de
laboratorio de mecánica de suelos o mediante campañas de terraplenes de
pruebas. Esta humedad óptima puede oscilar entre 12 y 18% de humedad,
valores mayores a esta hace que la permeabilidad de la capa disminuya y por
consiguiente demore en secar haciendo que el material se acolchone, valores
menores evitan el logro de los resultados esperados de la compactación y
podrían afectar la estabilidad del talud externo. La velocidad de percolación,
factor determinante en el tiempo de secado depende del coeficiente de
permeabilidad de las arenas, valor que puede ser obtenido mediante pruebas
de laboratorio, de la temperatura de la pulpa de descarga, debido a la
viscosidad del agua en un medio poroso y el sistema de drenaje del muro
propiamente tal. Como referencia y experiencia de otros diques de relaves los
tiempos de secado varían desde 12 a 48 horas.
En general, la distribución de arenas en el muro puede ser hidráulica (a veces
llamada hidromecánica) o mecánica, donde la distribución hidráulica de arenas
puede ser de los siguientes tipos:
En forma directa en el talud del muro, desde el ciclón o estación de
ciclones, en el caso de ciclones individuales instalados en la línea de
relaves que sigue a lo largo de la corona del dique, o de una estación de
16
ciclones móvil que se desplaza sobre la corona (como es el caso de
muchas relaveras construidas en Chile).
A través de tuberías de acero o HDPE, instaladas sobre soportes en
general de madera. Debido a las altas pérdidas de carga asociadas a este
tipo de material, por lo que se requiere usar un método de bombeo en el
caso de diques medianos a grandes. Las bombas areneras han sido
instaladas en serie, en forma contigua. En este último caso con carcazas
muy resistentes.
El método hidráulico de deposición de arenas tiene a su vez algunas variantes.
El método más comúnmente utilizado es el de deposición hidráulica de las
arenas sobre el talud externo en capas inclinadas, las que posteriormente son
compactadas.
La inclinación de esta deposición dependerá de la granulometría y
concentración de la arena, sin embargo, el talud final no tiene por qué coincidir
con el ángulo de deposición de la arena, ya que es posible ir construyendo
diques de contención mediante tractores de oruga (que son los mismos que
efectúan la compactación).
Figura N° 1: Partes de un Depósito de Relave y su Balance de Agua. [3]
17
2.2 Movimiento de Tierras
Es el conjunto de acciones que se realizan en un terreno para la ejecución de una
obra. Dicho conjunto de acciones puede realizarse en forma manual o en forma
mecánica. El movimiento de tierras depende: de la topografía que haya en el terreno
y del tipo de intervención que se haya proyectado para las maquinarias.
Los trabajos de movimiento de tierras llevados a cabo en minería, requieren de
equipos capaces de desempeñarse en forma continua durante el ciclo de vida útil de
la mina, por lo que los equipos realizan trabajos en condiciones severas y adversas
sufriendo en algunos casos un desgaste prematuro en sus componentes esenciales
con el fin de cumplir con la demanda de la producción.
Durante el movimiento de relave minero el material descargado es variable y no se
reparte homogéneamente por lo que es necesaria la intervención de tractores de
oruga y en algunos casos excavadoras para distribuir uniformemente el relave a lo
largo de toda la superficie del dique de relave minero.
2.2.1 Maquinaria Requerida para el Movimiento de Relave
Para este caso se requiere de tractores de orugas, los cuales son en general
equipos autopropulsados utilizados en construcción de carreteras, aeropuertos,
etc., estos se encuentran diseñados para llevar a cabo varias funciones como
remover la tierra, elevar, cargarla, trasladarla entre otros. Estas máquinas
remueven y empujan el material con su hoja topadora. La eficiencia de estas
máquinas se limita a desplazamientos máximos de 100 m, logrando un mayor
rendimiento a distancias menores a esta.
18
El principio de funcionamiento tiene 2 fases: la fase productiva que consiste en
desplazar el material a mover cortando y acarreando con la hoja topadora
hasta el punto determinado y la fase no productiva que comprende el retorno
del equipo a la posición inicial de trabajo.
Figura N° 2: Tractor de Orugas Fuente: Propia del autor.
2.2.1.1 Partes de un Tractor de Orugas
Cada fabricante determina su propia forma de mencionar las partes que
componen su máquina y los nombres que le dan, para efectos de este
trabajo tomaremos aquellas que son influidas significativamente por el
trabajo sobre relave minero:
Figura N° 3: Partes del Sistema de Rodamiento de un Tractor de Orugas Fuente: Propia del autor.
19
Figura N° 4: Partes de la Hoja Topadora de Un Tractor de Orugas Fuente: Propia del autor.
2.2.2 Métodos de Acarreo de Material con Tractores de Orugas
Las técnicas tradicionales en el movimiento de tierras para tractores de orugas
son: acarreo en línea recta, acarreo en zanja y el método que se busca
implementar acarreo en tándem.
2.2.2.1 Método de Acarreo en Línea Recta (Método Tradicional)
Las características que posee este método son:
Se mantiene un corte horizontal para obtener el mejor rendimiento.
Llenado parcial de la hoja topadora.
A veces se profundiza mucho la hoja topadora y se provoca
sobrecarga o el calado de la máquina.
Se puede hacer girar la máquina con la hoja cargada, usando los
cilindros de inclinación de la hoja topadora en vez de la palanca de
dirección de la máquina.
Al hacer trabajo de nivelación, una hoja topadora llena se puede
manejar mejor que una parcialmente cargada.
20
Figura N° 5: Acarreo en Línea Recta Fuente: Propia del autor.
2.2.2.2 Método de Acarreo en Zanja (Método Tradicional)
Las características que posee este método son:
Cuando se atrapa material en una zanja, se puede llevar más
material delante de la hoja.
La profundidad de la zanja no debe ser mayor que la altura de la
hoja topadora.
Cuando se está excavando zanjas paralelas, se debe quitar el
centro de la parte de atrás.
Este método permite al operador mantener una zanja hasta que se
quite el centro, además de permitirle girar libremente.
Figura N° 6: Acarreo en Zanja Fuente: Propia del autor.
21
a) Procedimiento a seguir para la Aplicación del Método de
Acarreo en Zanja.
Condiciones de Seguridad para el inicio de la tarea:
El personal que sea designado para realizar trabajos de
conformación con tractores de oruga aplicando el método de
acarreo en Zanja, antes de iniciar la tarea, considera los
siguientes puntos:
Utilizar sus implementos de seguridad de acuerdo al DS-024-
2016-MEM.
Realizar la inspección pre-operacional del equipo que utiliza.
Verificar el orden y limpieza de su respectiva máquina.
Coordinar la zona de inicio de los trabajos y la secuencia que
se seguirá durante la realización del mismo.
Requerimientos Mínimos de Seguridad para la Aplicación del
Método en Zanja:
Para aplicar las técnicas de trabajo aplicando el método en zanja
es indispensable considerar lo siguiente:
Este método puede aplicarse también cuando el material se
encuentra apilado.
La distancia de separación entre los equipos estará dada por
un mínimo de 30m de distancia entre cada equipo.
No permitir que el equipo traccione por sobrecarga de
material, recalienta la transmisión y deteriora los mandos
finales por sobrecarga de material.
Si desea parar la tarea por cualquier imprevisto, puede
hacerlo sin necesidad de coordinar con los demás operadores
22
para detener su equipo, los operadores deber asegurarse de
bloquear sus máquinas antes de bajar del mismo.
Ejecución del Método de Acarreo en Zanja:
La secuencia de trabajo será la siguiente:
Si la conformación avanza hacia la izquierda, un tractor de
orugas irá rompiendo el material mientras que los demás
tractores mantendrán una distancia mínima de 30m entre
ellos.
La aplicación del método de acarreo en zanja no requiere de
un alto nivel de concentración comparado con el método en
tándem, debido a que el equipo trabaja aislado con referencia
a los demás y a medida que se empalma el trabajo los
equipos interactúan poco entre ellos.
2.2.2.3 Método de Acarreo en Tándem
Las características que posee este método son:
Necesita como mínimo 2 tractores que empujen material al mismo
tiempo y en la misma dirección, generalmente de las mismas
dimensiones.
Se combina con cualquiera de los 2 métodos anteriores haciéndolo
más eficiente para distancias mayores a 120m.
Se logra mover mayor cantidad de material en menor tiempo.
La coordinación entre los operadores es permanente, evitando
sobrecargas.
23
Figura N° 7: Método de Acarreo en Tándem Fuente: Propia del autor.
a) Procedimiento a seguir para la Aplicación del Método en
Tándem.
Condiciones de Seguridad para el inicio de la tarea:
El personal que sea designado para realizar trabajos de
conformación con tractores de oruga aplicando el método en
Tándem, antes de iniciar la tarea, considera los siguientes puntos:
Utilizar sus implementos de seguridad de acuerdo al DS-024-
2016-MEM.
Realizar la inspección pre-operacional del equipo que utiliza.
Verificar el orden y limpieza de su respectiva máquina.
Coordinar la zona de inicio de los trabajos y la secuencia que
se seguirá durante la realización del mismo.
Requerimientos Mínimos de Seguridad para la Aplicación del
Método en Tándem:
Para aplicar las técnicas de trabajo en Tándem es indispensable
considerar lo siguiente:
24
Por ninguna razón aplicar este método cuando el material se
encuentra apilado.
La distancia de separación entre los equipos estará dada por
el tamaño de sus cantoneras la cual no debe ser mayor de
25cm.
No permitir que el equipo traccione por sobrecarga de
material, este puede apegarse hacia el otro tractor y producir
un impacto, por lo cual es necesario que no solo se observen
las cantoneras, sino también los laterales del tractor de
orugas.
No forzar los equipos para que se mantengan apegados,
puede recalentar la transmisión y/o dañar los mandos,
pistones de levante e inclinación, romper cantoneras (entre
los principales).
Si desea parar la tarea por cualquier imprevisto, coordinar con
los demás operadores para detener los equipos en
simultáneo, los espacios entre equipos son reducidos por lo
que ambos operadores deber asegurarse de bloquear sus
máquinas y bajar al mismo tiempo.
Ejecución del Método en Tándem:
La secuencia de trabajo será la siguiente:
Si la conformación avanza hacia la izquierda, un tractor de
orugas irá rompiendo el material mientras que los demás
tractores mantendrán una distancia mínima de 20m.
Al momento de juntarse los equipos para aplicar el método
con 2 tractores, considerar los siguiente:
25
o El tractor más grande irá hacia el lado donde haya mayor
carga, si todos son de la misma capacidad, cualquiera de
ellos.
o Se posiciona primero el tractor que se encuentra hacia el
lado de mayor carga y el otro espera la señal para
acercarse lentamente y así iniciar el acarreo.
o Una vez concluida la pasada se retira primero el tractor
que se encuentre a la derecha y después de un momento
el siguiente tractor.
Si se juntan más de 2 tractores, considerar los siguiente:
o El equipo más grande se posiciona al centro mientras que
los demás se colocarán a cada lado y así
respectivamente (de acuerdo al tamaño). El
posicionamiento se realiza en primera velocidad y
lentamente hasta iniciar el acarreo de material.
o Cuando se concluye el acarreo, los tractores deben
separarse de forma intercalada dando prioridad a los
equipos que se encuentra a los costados, por ninguna
razón deben moverse juntos.
o Si hay sobrecarga de material disminuya la carga y en la
siguiente pasada regrese por el mismo punto.
La aplicación del método en tándem requiere de un alto nivel
de concentración comparado con los métodos tradicionales,
por la cantidad de material que se mueve (mayor punto
ciego), las distancias entre equipos y las coordinaciones entre
operadores, para lo cual el personal que requiera acercarse a
la zona de trabajo no debe ingresar por ninguna razón si
26
antes no ha recibido la confirmación de los operadores y las
máquinas se encuentran detenidas.
2.3 Indicadores de Desempeño de Equipos
2.3.1 Producción de los Equipos
La producción de una máquina estará dada por el número de unidades de
trabajo que realiza en la unidad de tiempo, generalmente una hora [4]. Dicho de
otra manera, será la cantidad de material que un equipo o flota de equipos
empuja en una hora. Las unidades de trabajo que aplicaremos para este
trabajo de investigación son m3 por hora.
2.3.1.1 Producción del Tractor de Orugas
La producción de un tractor de orugas dependerá de los siguientes
factores: el tipo de hoja y su capacidad, la eficiencia del operador, la
clase de material con el que se trabaja, las condiciones de trabajo y la
distancia de acarreo. Para calcular la producción de un tractor de
orugas usaremos las gráficas de producción del Manual de Rendimiento
Caterpillar, edición 46 [4] y los factores de corrección aplicables en la
siguiente fórmula:
Pr = Pmax x Fc
Donde:
Pr = Producción real (m3/hr)
Pmax = Producción máxima (según la distancia) (m3/hr)
Fc = Factores de Corrección de la condición de trabajo.
27
2.3.2 Costos de Operación de los Equipos
El Manual de Rendimiento Caterpillar, edición 46 [4] señala que los costos de
operación por hora para una máquina determinada pueden variar mucho, ya
que se ven influenciados por diversos factores: el tipo de trabajo que realiza la
máquina, los precios locales de combustible incluyendo la mano de obra, los
costos de mantenimiento y reparación, entre los principales. Tomando en
cuenta la información anterior detallaremos los puntos a considerar en los
costos de operación de los equipos:
2.3.2.1 Consumo de Combustible
Es la cantidad de combustible que se consume en un determinado lapso
de tiempo el cual puede ser calculado en campo mediante mediciones
simples, para nuestro caso tomaremos los valores estimados en el
anexo N°7, el cual proporciona estimaciones de consumo de
combustible por hora con distintos factores de carga para cada modelo
de tractor de orugas. Para estimar el costo de combustible por hora,
debemos seleccionar el factor de carga considerando la aplicación para
el relave minero, buscando el consumo por hora aplicando la siguiente
fórmula:
Costo de combustible por hora = Consumo por hora x precio
unitario local del combustible.
Durante el uso de las tablas respectivas el manual de Rendimiento de
Caterpillar [4] indica que debemos tener en cuenta la gran cantidad de
variables que pueden afectar el consumo de combustible. Por ejemplo,
dos operadores de distinto temperamento o actitud que trabajan en
28
máquinas idénticas uno al lado del otro en el mismo material pueden
tener entre 10 y 12 % de diferencia entre las tasas de consumo. Los
resultados reales pueden variar con respecto a las gamas que se
muestran en la tabla 28 porque se crean para cubrir un amplio espectro
de condiciones de operación.
2.3.2.2 Mantenimiento Programado, Aceites Lubricantes, Grasas, Filtros y
Mano de Obra
Cuando se toma en consideración este punto se colocan los parámetros
básicos que intervienen en el funcionamiento del equipo, por ejemplo el
consumo del aceite de motor, el consumo de aceite hidráulico, el
consumo de aceite de transmisión, el consumo de grasas que requiere
el equipo durante su lubricación y mantenimiento así como los
respectivos filtros para cada uno de sus sistemas. En ese punto se
considera también la mano de obra del personal mecánico y las
unidades deben ser estándares para todos los parámetros
considerados, en nuestro caso dólares por hora ($/hr).
2.3.2.3 Componentes del Sistema de Rodaje del Equipo
El manual de Rendimiento de Caterpillar [4] señala que se considerarán
todos los componentes relacionados ya sea con los neumáticos de
cualquier máquina de ruedas o con el tren de rodaje de equipos de
cadenas, según sea el caso.
a) Tren de Rodaje
Los costos del sistema de rodamiento de un equipo de cadenas son
una parte importante de sus costos de operación, los cuales pueden
29
variar independientemente de los costos básicos de la máquina.
Dicho de otra manera, podemos utilizar nuestros equipos en un
medio altamente abrasivo, donde el desgaste es extremo pero para
el resto del equipo estas condiciones son benignas y viceversa.
Por esta razón, el manual de Rendimiento de Caterpillar [4]
recomienda que el costo por hora del tren de rodaje se considere
como un artículo de desgaste rápido y que no se incluya en los
costos de reparación de la máquina básica.
Entonces tendremos que, para estimar el costo del sistema de
rodamiento del equipo debemos considerar su exposición al impacto,
abrasión y otras condiciones que se consideran en el anexo N°8
Condiciones Primarias que Influyen en la Duración Potencial del Tren
de Rodaje de Cadenas y cumpliendo los siguientes pasos:
Paso 1. Elegir la máquina y su correspondiente factor básico.
Paso 2. Determinar la escala para cargas de choque, abrasión y
condiciones “Z”.
Paso 3. Añadir multiplicadores de las condiciones elegidas y
aplicar la suma al factor básico para obtener la estimación por
hora del sistema de rodamiento, donde el resultado obtenido
será el costo horario estimado.
2.3.2.4 Costos de Reparaciones
Los costos de las reparaciones deben ser obtenidos del cliente y
procesados por el personal de mantenimiento, estos costos de
reparación son afectados por la situación del trabajo y las aplicaciones
específicas del uso.
30
El manual de Rendimiento de Caterpillar [4] indica que en cualquier
aplicación específica, la experiencia de un costo real en un trabajo
similar da la mejor base para establecer una reserva de reparación
horaria. Normalmente los costos de reparación son el punto más
importante de los costos de operación e incluyen todas las piezas y
mano de obra (excepto el salario del mecánico) que se pueden cargar a
la máquina.
El dinero que se invierte en la reparación de una sola máquina
normalmente tiene un patrón ascendente debido a que este costo
horario de reparación empieza bajo y se eleva gradualmente durante la
vida útil de la máquina.
2.3.2.5 Componentes de Desgaste Especial
En este punto se consideran los costos de los componentes de
desgaste especial como son: las cuchillas, puntas de desgarrador,
dientes de cucharón, forros de caja, puntas guía, etc. y los costos de
soldadura en plumas y brazos. Estos costos pueden variar mucho
dependiendo de sus aplicaciones en campo, el material con el que se
trabaja y las técnicas de operación.
2.3.2.6 Salario del Operador
En este punto se incluyen todos los beneficios sociales, de acuerdo a la
legislación correspondiente en cada país, para determinar su costo real,
que muchas veces puede ser el mismo salario del mecánico.
31
2.3.3 Rendimiento de los Equipos
El rendimiento se mide como el costo por unidad de material movido (una
medida que incluye tanto producción como costo).
El manual de Rendimiento de Caterpillar [4] recomienda que los usuarios de la
máquina compensen la productividad y los costos para conseguir un
rendimiento óptimo, es decir, lograr la producción deseada con el mínimo
costo. Podemos calcular el rendimiento considerando la siguiente fórmula:
Costos más bajos por tonelada = Costos por hora más bajos posibles /
Producción por hora más alta posible
NOTA: Se deben considerar las mismas unidades de tiempo tanto en los
costos como en la producción (en nuestro caso horas).
2.4 Evaluación de Indicadores de Desempeño
En cuanto a la evaluación de los indicadores de desempeño tendremos:
Tabla 2: Evaluación de Indicadores de Desempeño (KPI´s)
ITEM DEFINICION
CONCEPTUAL DESEMPEÑO
ACTUAL META UNIDAD
Capacidad de acarreo óptima
Cantidad de material movido por hora utilizando cualquier método
Se mueven 327.18 m3/hr aplicando método en zanja
Determinar la cantidad de material movido por hora utilizando el método en Tándem.
m3/hr
Rendimiento de los equipos
Costo por m3 de material movido
Costo Actual 0.236 $ / m3 aplicando método en zanja.
Determinar el costo por m3 movido utilizando el método en Tándem.
$/m3movido
Combustible
Combustible requerido por hora para tractores de oruga trabajando en cualquier método.
Consumo actual 11.7 gal / hr aplicando método en zanja.
Determinar el consumo de combustible utilizando el método en Tándem.
gal/hr
32
Aceite de motor
Aceite de motor requerido trabajando en cualquier método.
Consumo actual 0.09 gal / hr aplicando método en zanja.
Determinar el consumo de aceite de motor utilizando el método en Tándem.
gal/hr
Aceite hidráulico
Aceite hidráulico requerido trabajando en cualquier método.
Consumo actual 0.02 gal / hr aplicando método en zanja.
Determinar el consumo de aceite hidráulico utilizando el método en Tándem.
gal/hr
Aceite de transmisión
Aceite de transmisión requerido trabajando en cualquier método.
Consumo actual 0.03 gal / hr aplicando método en zanja.
Determinar el consumo de aceite de transmisión utilizando el método en Tándem.
gal/hr
Grasa Grasa requerida trabajando en cualquier método.
Consumo actual 0.07 lb / hr aplicando método en zanja.
Determinar el consumo de grasas utilizando el método en Tándem.
lb/hr
Filtros
Consumo de filtros requeridos trabajando en cualquier método.
Costo actual 9.88 $ / hr aplicando método en zanja.
Determinar el costo del consumo de Filtros utilizando el método en Tándem.
$/hr
Mano de obra
Costo de mano de obra requerida
para mantenimiento o
para operación de equipos en
cualquier método
Costo Actual 11.21 $ / hr aplicando método en zanja.
Determinar el costo de la mano de obra aplicando el método en Tándem.
$/hr
Costo Actual 9.34 $ / hr aplicando método en zanja.
Determinar el costo de la mano de obra aplicando el método en Tándem.
$/hr
Mantenimiento de equipos
Costo del Sistema de rodaje para cualquier método.
Costo Actual 22.11 $ / hr aplicando método en zanja.
Determinar el costo del sistema de rodaje aplicando el método en Tándem.
$/hr
Costo de reparación de componentes para cualquier método.
Costo Actual 7.41 $ / hr aplicando método en zanja.
Determinar el costo de reparación de componentes aplicando el método en Tándem.
$/hr
Costo para componentes de desgaste especial para cualquier método.
Costo Actual 0.53 $ / hr aplicando método en zanja.
Determinar el costo de componentes de desgaste aplicando el método en Tándem.
$/hr
Costo horario de los equipos
Costo horario para cualquier método
Costo Actual 77.33 $ / hr aplicando método en zanja.
Determinar el costo horario aplicando el método en Tándem.
$/hr
Fuente: Elaboración propia
33
De acuerdo a la evaluación de los indicadores de la tabla anterior hemos podido
establecer metas por cada ítem con el fin de comparar sus resultados con los que se
obtengan de la aplicación del método en tándem y así analizarlos objetivamente,
además de definir las unidades para cada uno de ellos.
34
CAPÍTULO 3
CONSIDERACIONES AMBIENTALES
3.1 Generalidades
Un depósito de relave se encuentra diseñado para almacenar los desechos
procedentes del proceso de concentración de minerales de una forma
ambientalmente segura, considerando la legislación y los estándares ambientales
establecidos no solo a nivel nacional, sino también a nivel internacional.
Todas aquellas personas que laboran en depósitos de relave minero deben mostrar
un claro conocimiento y entendimiento de los temas ambientales de relevancia y los
criterios que se encuentren asociados a la construcción de un depósito de relave
minero, los cuales se encuentra establecidos en el Plan de Manejo Ambiental.
Este Plan de Manejo Ambiental contempla la elaboración de un Programa en el cual
se establecen los objetivos y alcances de manejo ambiental, a la forma en la cual se
llevará a cabo a lo largo de la vida útil del depósito de relave y el plan de cierre
respectivo donde se considerarán todas las actividades que se ejecutarán una vez
que el depósito ya no sea utilizado.
35
3.2 Consideraciones Ambientales para la Ubicación del Depósito de Relave
3.2.1 Calidad de Suelos
Se deben realizar estudios de tipificación del suelo donde se concluya cual es
la calidad del suelo, además de la posibilidad de que no pueda mantener un
eventual proyecto de agricultura significativa. Los suelos que contienen niveles
de plomo y arsénico son los ideales para ser considerados como el fondo del
depósito.
Un efecto potencial que se puede dar sobre la calidad de los suelos viene a ser
la contaminación causada por los posibles derrames debidos a la rotura de
tuberías o cuando fallan los equipos de forma imprevista.
3.2.2 Calidad del Aire
Los accesos, el área considerada de playa y el talud del dique pueden ser
potenciales fuentes de generación de polvo que por acción del aire y por las
propiedades de estos materiales contenidos en el relave, pueden ser
trasladados a otros puntos. La calidad del aire es una de las consideraciones
ambientales más preocupantes debido a que puede afectar potencialmente el
hábitat que se encuentra adyacente a las instalaciones y a las comunidades
cercanas, dentro de este punto se debe considerar que la fracción de relave
fina representa un riesgo adicional para la salud de las personas por el
contenido de sílice que presenta.
3.2.3 Flora y Fauna Silvestre
Las zonas donde se desarrollan depósitos de relave tienen una vegetación que
puede ser muy variada, el impacto en la vegetación está directamente
36
relacionado a la potencial pérdida de vegetación por el crecimiento del embalse
causado por la deposición gradual del relave.
Otro efecto potencial sobre la vegetación estaría dado por los derrames de
relave o agua del proceso que puedan ocurrir fuera del depósito debido a rotura
de tuberías o falla en los sistemas colectores de agua, además de la presencia
del viento que trasladaría las partículas de relave seco sobre la vegetación
existente causando daños irreversibles.
Para el caso de la fauna, se deben implementar medidas para identificar la
fauna existente en la zona y formas de ahuyentamiento para evitar que los
animales caigan al embalse y mueran intentando beber agua.
3.2.4 Calidad del Agua
Es importante indicar que el recurso más importante en una relavera es la
recuperación de agua por lo que debemos manejar un concepto de “cero
descarga”. Por lo tanto cualquier filtración o fuga de agua debe ser contenida
dentro de las instalaciones del depósito, por lo que la intención es captar toda
el agua a través de sumideros o sistemas colectores de agua ubicados aguas
abajo considerando la última base del dique y recircularla hacia el proceso
mediante técnicas de bombeo de aguas.
En los proyectos se deben considerar pozos para el monitoreo de agua del
subsuelo y cuencas con el fin de garantizar la calidad de la misma.
3.2.5 Recuperación y Rehabilitación
El plan de cierre debe considerar la colocación de recubrimientos de roca que
resista la erosión después de que el dique llegue a su vida útil y la posibilidad
de reforestar la zona.
37
3.2.6 Documentación
Todas las actividades de control ambiental deben ser registradas, dentro de las
principales tenemos:
Incidencia de polvo en suspensión y que se está haciendo para mitigarlo.
Encuentros con animales domésticos y salvajes dentro de la propiedad.
Agua estancada o filtrada encontrada en las afueras de los límites del
depósito de relave minero.
Problemas de contención o derrames que atraerán la atención del
departamento de medioambiente y las autoridades nacionales o
internacionales.
3.3 Consideraciones Ambientales para el Diseño del Depósito de Relave
3.3.1 Hidrología
Para definir el diseño del depósito, se deben considerar el modelo de drenaje
en la zona y las cuencas de ríos cercanos a la mina y al mismo depósito de
relave minero.
3.3.2 Meteorología
Dentro de las consideraciones meteorológicas más importantes para el diseño,
se debe considerar el clima, la temperatura, la velocidad del viento, las
precipitaciones sobre la zona, la humedad relativa, la evaporación, la radiación
solar, la escorrentía y las posibles fallas que se puedan presentar generando
infiltraciones a gran profundidad.
3.4 Análisis de Aplicación con Respecto a Diques de Relave Convencionales
Cada dique de relave considera características de diseño de acuerdo a la capacidad
de almacenamiento del depósito de relave minero, de la geografía de la zona, de la
38
geología y hasta de los factores ambientales que puedan influir en su estabilidad (por
ejemplo sismos). Definitivamente nuestro proyecto puede ser aplicado para aumentar
el volumen del dique con el fin de almacenar mayor cantidad de relave y darle mayor
estabilidad a una relavera convencional, pero también resulta necesario identificar la
clase de proceso constructivo hasta antes de realizar las modificaciones para
observar las concordancias, cuantificar y analizar detenidamente las diferencias y
sus posibles variaciones en el tiempo.
39
CAPÍTULO 4
DESARROLLO DEL CASO
4.1 Situación Actual
Consideraremos los siguientes equipos:
Tractores de orugas marca Caterpillar D8T y D7R con hoja topadora
semiuniversal.
Rodillos autopropulsados de 13 ton. Con 2.13m de ancho de tambor.
Rodillos remolcados de 6 ton. Con 1.70m de ancho de tambor
En cuanto a los datos estándares de producción:
Producción diaria promedio requerida: 98% del total minado en m3.
Distancias promedio de acarreo de material: 120 m para D8T, principalmente.
El material con el que se está trabajando es relave minero con una densidad
máxima seca promedio: 1.672 gr/cm3 ó Tm/m3, que se encuentra suelto sobre el
talud del dique, es altamente abrasivo y se apelmaza sobre todo el tren de
rodaje del equipo.
Pendiente promedio del talud: 3.5 : 1 / 28.57% / 15.94°
El operador es promedio realizando las técnicas de operación sobre relave
(Acarreo en zanja y Método en Tándem).
Se utiliza el método de zanja y en algunos casos se recurre al tándem, de
acuerdo a la disponibilidad de los equipos.
40
El trabajo se realiza en 2 turnos de 12 hrs donde la utilización del recurso llega a
las 10 hrs por turno en promedio.
La corrección por densidad del material es: 1370/1672 = 0.82
El espesor de la capa compactada es de 30 cm.
La velocidad de los equipos requeridos es: para tractores de oruga D7R en
primera marcha 3.52 Km/hr y para los rodillos autopropulsados 4 Km/hr.
La densidad de compactación deseada debe superar el 98% y es logrado con 3
ciclos de compactación (Cuando se han cumplido con los parámetros de
distribución, la superficie es compactada para darle la firmeza que requiere el
diseño de construcción).
La unidad del análisis de producción que se utiliza para este proyecto de tesis es
de m3/hr (metros cúbicos por hora) y se utilizará el costo por hora para
determinar los indicadores de desempeño relacionados al rendimiento de los
equipos con la finalidad de determinar el costo unitario en dólares por m3 movido
de material ($/m3movido), solo para cuantificar el ahorro que podría producirse
por la optimización del proceso constructivo utilizando en método en Tándem.
4.2 Cálculo de la Producción de los Equipos
4.2.1 Factores de Corrección de la Condición del Operador
Tomando como referencia los valores contenidos en el anexo N° 6 para la
condición del operador se propone la siguiente tabla para una evaluación
objetiva basada no solo en su experiencia operando tractor de orugas sino
también en la capacitación y aplicación del método en tándem para trabajos en
relaves mineros:
41
Tabla 3: Matriz de Evaluación para la Condición del Operador
Experiencia Operando Tractor de Orugas
Matriz de Evaluación
LEYENDA
Más de 8 años 4 4 8 12 16
Experto (1.10)
Entre 4-8 años 3 3 6 9 12
Excelente (1.00)
Entre 2-4 años 2 2 4 6 8
Promedio (0.75)
6Menos de 2 años 1 1 2 3 4
Deficiente (0.60)
Experiencia trabajando en Relaves
1 2 3 4
Menos de 1 año
Entre 1-2
años
Entre 2-3
años
Más de 3 años
Fuente: Elaboración propia.
Dado que las técnicas y habilidades del operador pueden influir de forma
determinante en el éxito o fracaso de la aplicación del método en tándem,
hemos considerado que el depósito de relave tiene más de 5 años y los
operadores cuentan con una experiencia de más de 4 años y menos de 8
operando tractor de orugas, la evaluación considerada para nuestro caso será
excelente y su valor correspondiente será de: 1.
4.2.2 Producción del Tractor de Orugas
Con la información considerada en el acápite 3.1 (Situación actual), el cual
indica los datos relevantes para este proyecto tendremos que: las curvas
correspondientes para el tractor de orugas D8T y para el D7R ambos con una
hoja topadora semiuniversal serán tomados de las gráficas N°1 y N°2
respectivamente:
42
Gráfica N° 1: Determinación de la Producción Calculada para Tractores de Oruga D8T con hoja semiuniversal por medio del Abaco
Fuente: Manual de Rendimiento Caterpillar, edición 46 [4] y cálculos de elaboración propia
Gráfica N° 2: Determinación de la Producción Calculada para Tractores de Oruga D7R con hoja semiuniversal por medio del Abaco
Fuente: Manual de Rendimiento Caterpillar, edición 46 [4] y cálculos de elaboración propia
43
Los valores obtenidos de cada curva para la producción calculada de cada
equipo son:
Tractor de orugas D8T: 214 m3/hr (calculado en la gráfica N°1).
Tractor de orugas D7R: 130 m3/hr (calculado en la gráfica N°2).
Es importante indicar que:
Los valores obtenidos de la producción calculada líneas arriba, incluyen
todos los factores necesarios para su cálculo en la curva, los cuales ya se
encuentran señalados y detallados en la nota del anexo N° 4 de presente
trabajo.
Se cuenta con relave descargado por tuberías, el cual se encuentra suelto
y amontonado en la parte superior del talud.
En la explanación en tándem se consideran 2 tractores como mínimo
donde los factores determinantes son el tiempo en el que se cumple la
producción y la pérdida de humedad del material mientras se acarrea.
Para la visibilidad se considera que el trabajo se realizar en condiciones
normales.
La eficiencia del trabajo estará dado por 0.83 ( 19.92 horas por día)
La corrección por densidad del material es: 1.370 densidad estándar para
la producción del tractor en Ton/m3 y 1.672 Ton/m3 que es la densidad del
relave (1370/1672) el valor de la corrección es de 0.82.
El material es acarreado desde el hombro del talud hacia la parte inferior
del mismo, si tenemos una pendiente aproximada de 15.94° (28.57%).
El factor de corrección por la pendiente de trabajo es: 1.56. Es importante
indicar que el valor que se busca en la gráfica es el porcentaje de la
pendiente de trabajo.
44
Gráfica N° 3: Determinación del Factor de Corrección por Porcentaje de Pendiente
Fuente: Manual de Rendimiento Caterpillar, edición 46 [4] y cálculos de elaboración propia
La producción real, tomando en cuenta los factores de corrección de la
condición de trabajo especificados líneas arriba, será el producto de todos los
datos contenidos en las tablas 3 y 4 respectivamente (Aplicando la formulación
de acápite 2.2.1.1 del marco teórico) y considerando los tractores de orugas
D8T y D7R respectivamente:
Tabla 4: Producción Real para Tractores de Oruga D8T
DESCRIPCION ACARREO EN
ZANJA METODO EN
TANDEM
Producción Calculada (120m) 214 214
Operador 1 1
Material 1.2 1.2
Tipo de Explanación 1.2 1.25
Visibilidad 1 1
Eficiencia de Trabajo 0.83 0.83
Corrección por densidad del material 0.82 0.82
Corrección por la pendiente de trabajo 1.56 1.56
Número de máquinas 1 1
PRODUCCION REAL (m3/hr) 327.18 340.82 Fuente: Elaboración propia
45
Tabla 5: Producción Real para Tractores de Oruga D7R
DESCRIPCION ACARREO EN
ZANJA METODO EN
TANDEM
Producción Calculada (120m) 130 130
Operador 1 1
Material 1.2 1.2
Tipo de Explanación 1.2 1.25
Visibilidad 1 1
Eficiencia de Trabajo1 0.83 0.83
Corrección por densidad del material 0.82 0.82
Corrección por la pendiente de trabajo 1.56 1.56
Número de máquinas 1 1
PRODUCCION REAL (m3/hr) 198.76 207.04 Fuente: Elaboración propia
Considerando los datos de las tablas anteriores, tendremos que la capacidad
óptima de acarreo para cada modelo de tractor es la producción real por hora,
entonces podemos decir que:
Para el caso del tractor de orugas D8T:
La capacidad óptima de acarreo utilizando el método en zanja para un
tractor D8T es de 327.18 m3/hr (Calculado en la tabla 4).
Utilizando el método en tándem esta capacidad óptima aumenta a 340.82
m3/hr (Calculado en la tabla 4).
Podemos concluir diciendo que se ha incrementado la capacidad óptima
que acarrea el tractor de orugas D8T en 4.17%.
Para el caso del tractor de orugas D7R:
La capacidad óptima de acarreo utilizando el método en zanja para este
modelo de tractores es de 198.76 m3/hr (Calculado en la tabla 5).
1 Considerando que la eficiencia llega a las 10 horas de trabajo en turno de 12 horas.
46
Utilizando el método en tándem esta capacidad óptima aumenta a 207.04
m3/hr (Calculado en la tabla 5).
Podemos concluir diciendo que se ha incrementado la capacidad óptima
que acarrea el tractor de orugas D7R también en 4.17%.
4.3 Cálculo de los Costos de Operación de los Equipos
4.3.1 Cálculo del Costo para el Consumo de Combustible
Para el consumo de combustible es necesario considerar los datos
proporcionados por Caterpillar para los tractores de oruga D8T y D7R (Anexo
N°7), observamos que existen 2 valores dados para nuestros equipos, por lo
cual consideraremos las siguientes características:
El consumo en galones.
Para la descripción de la aplicación típica será media, considerando una
guía de factor de carga al 65% todo el tiempo (valor más alto de la
columna).
El mayor consumo de todos los datos contenidos en la tabla para equipos
del mismo modelo considerando que cumplen con los estándares de
emisiones Tier 4 final de la EPA de EEUU.
Por lo tanto, los consumos de combustible para cada equipo estarán dados por:
Tractores de Orugas D8T: 11.7 gal/hr
Tractores de Orugas D7R: 8.2 gal/hr.
El precio del combustible WTI para el mercado local (Arequipa-Perú) máximo
anual (2017) es de 60.50 dólares por barril (cada barril es de 42 galones y el
precio no incluye ISC ni IGV), por lo que nuestro precio por galón será:
47
Tabla 6: Precio del Galón de Combustible Local
PRECIO DEL COMBUSTIBLE
Precio Barril (dólares) 60.50
Galones por Barril 42.00
Impuesto Selectivo al Consumo2 (soles) 43.68
ISC (en dólares3) 13.24
Impuesto General a las Ventas (18%)
(en dólares) 10.89
TOTAL PRECIO4 ($/gal) 1.44
Fuente: https://www.preciopetroleo.net/precio-petroleo-2017.html
El precio del combustible para cualquiera de los 2 modelos de tractores de
orugas es de 1.44 dólares por galón y por lo tanto, el costo de combustible para
los equipos utilizados en nuestro proyecto está dado por:
Tabla 7: Costo de Combustible para Tractores D8T
DESCRIPCION METODO DE ACARREO EN ZANJA
METODO DE ACARREO
EN TANDEM
Precio del Combustible 1.44 1.44
Consumo de Combustible por hora 11.7 11.7
Número de máquinas 1 1
COSTO DE COMBUSTIBLE ($/hr) 16.85 16.85 Fuente: Elaboración propia
2 El ISC equivale a 1.04 soles por galón de combustible. 3 El tipo de cambio es de 3.30 soles por cada dólar. 4 El precio solo considera el costo por galón
48
Tabla 8: Costo de Combustible para Tractores D7R
DESCRIPCION METODO DE ACARREO EN ZANJA
METODO DE ACARREO
EN TANDEM
Precio del Combustible 1.44 1.44
Consumo de Combustible por hora 8.2 8.2
Número de máquinas 1 1
COSTO DE COMBUSTIBLE ($/hr) 11.81 11.81 Fuente: Elaboración propia
Considerando los datos consignado en las tablas anteriores, se concluye que el
costo del combustible para tractores de oruga D8T es de 16.85 dólares por
hora ($/hr) aplicando cualquiera de los 2 métodos. Como valor obtenido para
los tractores D7R el costo del combustible es de 11.81 $/hr aplicando
cualquiera de los 2 métodos.
Estos valores referidos al consumo de combustible para cualquiera de los 2
métodos no varían porque el tractor no hace más fuerza para acarrear material,
con el método en tándem buscamos más bien aprovechar la fuerza de empuje
que se desperdicia por el material que va quedando a los costados de la hoja
del equipo durante el acarreo.
4.3.2 Cálculo del Costo para el Mantenimiento Programado, Aceites
Lubricantes, Grasas, Filtros y Mano de Obra
El mantenimiento de los equipos, así como los consumos de lubricantes se
encuentran especificados en los manuales de mantenimiento para cada equipo,
para nuestro caso consideraremos los siguientes valores:
49
Tabla 9: Costo de Aceites, Grasas y Filtros para Tractores D8T
DESCRIPCION gal/hr costo por
galón ($/gal)
Costo
($/hr)
Consumo de aceite de motor 0.09 35.95 3.24
Consumo de aceite hidráulico 0.02 28.42 0.57
Consumo de aceite de transmisión 0.03 38.45 1.15
lb/hr $/lb
Consumo de Grasas 0.07 7.98 0.56
Petróleo5 16.85
Filtros = 20% (combustible + lubricantes) 4.36
COSTO DE ACEITES, GRASAS Y FILTROS ($/hr) 9.88
Fuente: Caterpillar Parts Consultant – FESA, precio no incluye IGV.
Para el cálculo del costo en cada ítem de las tablas anteriores se multiplica el
consumo por hora con el costo por galón; el costo del petróleo fue calculado en
el acápite anterior y el costo de los filtros resulta de la suma de los costos de
aceites multiplicado por el 20%. Por lo tanto se concluye que el costo de
aceites, filtros y grasas para tractores D8T es de 9.88 $/hr para los 2 métodos
(el costo no incluye el petróleo porque ya fue contabilizado en el ítem anterior).
Tabla 10: Costo de Aceites, Grasas y Filtros para Tractores D7R
DESCRIPCION gal/hr costo por
galón ($/gal)
Costo
($/hr)
Consumo de aceite de motor 0.07 35.95 2.52
Consumo de aceite hidráulico 0.01 28.42 0.28
Consumo de aceite de transmisión 0.02 38.45 0.77
lb/hr $/lb
Consumo de Grasas 0.06 7.98 0.48
Petróleo6 11.81
Filtros=20% (combustible+lubricantes) 3.08
COSTO DE ACEITES, GRASAS Y FILTROS ($/hr) 7.13
Fuente: Caterpillar Parts Consultant – FESA, precio no incluye IGV.
5 El costo horario solo incluye a 1 máquina. 6 El costo horario solo incluye a 1 máquina.
50
Como valor obtenido para los tractores D7R el costo de aceites, filtros y grasas
es de 7.13 $/hr aplicando cualquiera de los 2 métodos.
Para este punto hay que considerar que el costo no varía debido a que: así se
cumpliera la meta de producción y los equipos entraran en una parada
programada, igual se tendría que dar este tipo de mantenimiento.
El siguiente punto a considerar viene a ser el costo de la mano de obra para
mantener el equipo en funcionamiento, este debe considerar todos los
beneficios aplicables de acuerdo a la legislación nacional vigente y de ser
posible medidas de contingencia en caso de problemas del salud del personal,
para nuestro cálculo se ha considerado un monto de salario que ya contempla
todos estos beneficios en la tabla siguiente:
Tabla 11: Costos de Salario del Personal Mecánico
SALARIO DEL MECANICO
SALARIO (Incluye beneficios de ley)7 4500.00
Horas laboradas por cada mecánico por mes 240.00
Total hrs requeridas año (365 días) 8760.00
Total de mecánicos para cubrir mes 4.00
Total de mecánicos para cubrir vacaciones/otros 2.00
Costo horario (soles / hr) 36.99
COSTO HORARIO (DOLARES / HR)8 11.21
Fuente: Elaboración propia
Para el caso de la tabla anterior, lo que buscamos es que el equipo tenga el
soporte técnico necesario para seguir trabajando, por lo que tratamos de cubrir
7 Considerado en soles. 8 Se están considerando el cambio del dólar a 3.30 soles.
51
el servicio durante las 24 horas del día y todos los días del año, además de
considerar los reemplazos necesarios para cumplir con los beneficios de ley y
descansos médicos que se pudieran presentar durante la labor.
Resumiendo los datos obtenidos tendremos el resumen para cada equipo en
las tablas siguientes:
Tabla 12: Costo de Mantenimiento Programado para Tractores D8T
DESCRIPCION METODO DE ACARREO EN ZANJA
METODO DE ACARREO EN
TANDEM
Costo de Aceites, Grasas y Filtros ($/hr) 9.88 9.88
Mano de Obra ($/hr) 11.21 11.21
Número de máquinas 1 1
COSTO DE MANTENIMIENTO PROGRAMADO ($/hr)
21.09 21.09
Fuente: Elaboración propia
Tabla 13: Costo de Mantenimiento Programado para Tractores D7R
DESCRIPCION METODO DE ACARREO EN ZANJA
METODO DE ACARREO
EN TANDEM
Costo de Aceites, Grasas y Filtros ($/hr) 7.13 7.13
Mano de Obra ($/hr) 11.21 11.21
Número de máquinas 1 1
COSTO DE MANTENIMIENTO PROGRAMADO ($/hr)
18.34 18.34
Fuente: Elaboración propia
Habiendo calculado el costo de los aceite lubricantes, grasas y filtros, así como
el costo de mano de obra del personal mecánico, se concluye que el costo para
este acápite es de 21.09 $/hr para los tractores D8T.
Como una referencia tendremos que para el caso de los tractores D7R este
costo es de 18.34 $/hr aplicando ambos métodos.
52
4.3.3 Cálculo del Costo para los Componentes del Sistema de Rodaje del
Equipo
4.3.3.1 Tren de Rodaje
Es importante considerar que las características físicas del relave hacen
que la carrilerías del equipo de cadenas no dure según los datos
consignados en el manual de rendimiento de Caterpillar edición 46, este
desgaste disminuye la vida útil promedio de las carrilerías de 8000 hrs a
parámetros entre 3600-4000 hrs, por lo que se considerará el valor del
cambio total de la carrilería sobre ese tiempo y para ambos modelos de
tractores, de la siguiente manera:
Tabla 14: Costo del Tren de Rodaje Nuevo
KIT UNDERCARRIAGE COMPLETO D8T c/ RODILLO SUPERIOR
ITEM CANT N/P DESCRIPCION V.VTA
UNITARIO ($)
V.VTA TOTAL
($)
1 2 272-6009 LINK AS 11925.22 23850.44
2 344 6V1723 Pernos de Zapatas 5.25 1806.00
3 344 7G6442 Tuercas de Zapatas 1.81 622.64
4 4 6V1724 Pernos Master 5.86 23.44
5 4 6V1725 Pernos Master 7.98 31.92
6 88 7T2390 Zapatas 22" Servicio extremo
146.28 12872.64
7 2 196-9947 Carrier Roller 1035.93 2071.86
8 10 314-5462 SEGMENT-SPRO 213.19 2131.90
9 50 5P-7665 BOLT 2.58 129.00
10 50 7H-3608 NUT/TUERCA 2.45 122.50
11 50 6V-5841 WASHER-HARD 2.01 100.50
12 8 246-0779 ROLLER GP DF 1009.12 8072.96
13 8 246-0775 ROLLER GP SF 1035.93 8287.44
14 2 111-1729 IDLER GP 4604.92 9209.84
15 2 111-1730 IDLER GP 5132.92 10265.84
TOTAL9 ($) 79598.92 Fuente: Caterpillar Parts Consultant – FESA, precio no incluye IGV.
9 El precio no incluye IGV.
53
Si consideramos los datos consignado en el párrafo anterior tendremos:
Tabla 15: Costo de los Componentes del Sistema de Rodaje para Tractores D8T
DESCRIPCION METODO DE ACARREO EN ZANJA
METODO DE ACARREO
EN TANDEM
Costo de Carrilería Nueva 79598.92 79598.92
Total de Horas de duración de carrilería
3600 3600
Número de máquinas 1 1
COSTO DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE RODAJE ($/hr)
22.11 22.11
Fuente: Elaboración propia
Para el caso de los tractores de oruga D7R, se considera
aproximadamente el 10% menos que la carrilería del Tractor D8T
debido a que este equipo no es muy comercial en el mercado peruano,
su costo correspondiente será:
Tabla 16: Costo de los Componentes del Sistema de Rodaje para Tractores D7R
DESCRIPCION METODO DE ACARREO EN ZANJA
METODO DE ACARREO
EN TANDEM
Costo de Carrilería Nueva 71639.03 71639.03
Total de Horas de duración de carrilería
3600 3600
Número de máquinas 1 1
COSTO DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE RODAJE ($/hr)
19.90 19.90
Fuente: Elaboración propia
Por lo tanto el costo de los componentes del sistema de rodaje para los
tractores D8T es de 22.11$/hr aplicando cualquiera de los 2 métodos,
en este punto es necesario indicar que si bien es cierto algunos de los
componentes pueden ser reparados hay que considerar que el relave es
54
altamente abrasivo, por lo que se debe controlar el espesor de los
componentes de la carrilería.
Para determinar su desgaste real se usan equipos especiales para
medir el espesor de los componentes y comparar los valores obtenidos
con los valores de fabricación, este tipo de desgaste producido por la
corrosión y abrasión del relave genera que muchos de sus implementos
tengan una sola vida porque no es posible repararlos.
Para el caso de los tractores D7R este costo es de 19.90 $/hr aplicando
cualquiera de los 2 métodos y estableciendo los mismos criterios del
párrafo anterior.
4.3.4 Cálculo del Costo para la Reparación de los Equipos
Los costos por hora de las reparaciones son desarrollados por el distribuidor de
la máquina adquirida (Caterpillar, Komatsu, etc.), pero podemos considerar el
75% del costo del mantenimiento programado, obviando la mano de obra:
Tabla 17: Costo de Reparación de Tractores D8T
DESCRIPCION METODO DE ACARREO EN ZANJA
METODO DE ACARREO EN
TANDEM
Costo de Mantenimiento Programado ($/hr) 21.09 21.09
Mano de Obra ($/hr) 11.21 11.21
Número de máquinas 1 1
COSTO DE REPARACION DE LOS EQUIPOS ($/hr)
7.41 7.41
Fuente: Elaboración propia
Para hallar el valor de costo de reparación primero le restamos la mano de obra
y al valor obtenido le calculamos el 75%.
55
Tabla 18: Costo de Reparación de Tractores D7R
DESCRIPCION METODO DE ACARREO EN ZANJA
METODO DE ACARREO EN
TANDEM
Costo de Mantenimiento Programado ($/hr) 18.34 18.34
Mano de Obra ($/hr) 11.21 11.21
Número de máquinas 1 1
COSTO DE REPARACION DE LOS EQUIPOS ($/hr)
5.35 5.35
Fuente: Elaboración propia
Para este ítem tendremos que el costo para las reparaciones de los tractores
D8T es de 7.41 $/hr aplicando cualquiera de los 2 métodos, la razón por la que
no se considera el costo de mano de obra, es porque ya fue considerada en su
totalidad en el punto del mantenimiento programado.
Para el caso del tractor de orugas D7R este costo es de 5.35 $/hr manteniendo
los mismos criterios utilizados en el párrafo anterior.
4.3.5 Cálculo del Costo para los Componentes de Desgaste Especial de los
Equipos
Para este caso los componentes de alto desgaste son cantoneras y cuchillas,
las cuales solo duran 4500 hrs (6 meses aproximadamente), por lo que
tendremos:
Tabla 19: Costos de Componentes de Desgaste Especial Nuevos
KIT CANTONERAS Y CUCHILLAS COMPLETO
CANT PRO PARTE DESCRIPCION V.VENTA BRUTO
%DSC V.VENTA NETO10
1 13 D8TB01 KIT/EDGE TTT 2,957.87 20 2,366.30
Fuente: Caterpillar Parts Consultant – FESA.
10 El precio no incluye I.G.V.
56
No consideramos los trabajos y desgastes del desgarrador porque su uso es
casi nulo, solo ayuda a mantener la estabilidad del tractor de orugas para que
este no cabecee mientras se acarrea el material; por lo que el costo
correspondiente será:
Tabla 20: Costo de Componentes de Desgaste Especial para D8T
DESCRIPCION METODO DE ACARREO EN ZANJA
METODO DE ACARREO
EN TANDEM
Costo de GETs Nuevos 2366.30 2366.30
Total de Horas de duración de GETs 4500 4500
Número de máquinas 1 1
COSTO DE LOS COMPONENTES DE DESGASTE ESPECIAL ($/hr)
0.53 0.53
Fuente: Elaboración propia
Para el caso de los tractores de oruga D7R, se considera aproximadamente el
10% menos que el costo de los implementos del Tractor D8T debido a que este
no es muy comercial en el mercado peruano, su costo correspondiente será:
Tabla 21: Costo de Componentes de Desgaste Especial para D7R
DESCRIPCION METODO DE ACARREO EN ZANJA
METODO DE ACARREO
EN TANDEM
Costo de GETs Nuevos 2129.67 2129.67
Total de Horas de duración de GETs 4500 4500
Número de máquinas 1 1
COSTO DE LOS COMPONENTES DE DESGASTE ESPECIAL ($/hr)
0.47 0.47
Fuente: Elaboración propia
57
El valor determinado para este punto es de 0.53 $/hr para tractores de oruga
D8T aplicando cualquiera de los 2 métodos, mientras que para el Tractor D7R
este valor será de 0.47 $/hr.
Aunque en este ítem se encuentre la posibilidad de que se alargue la vida útil
de los implementos del equipo porque se corta y se acarrea en menos
ocasiones aplicando el método en tándem, también está la posibilidad de que
las cuchillas se rompan por una mala operación en la aplicación del método.
Por estas razones se ha decidido mantener el mismo costo para cualquiera de
los casos.
4.3.6 Cálculo del Costo Horario de Operadores Por Equipo
Dentro de los costos de mano de obra para la operación del tractor de orugas
también hemos considerado los beneficios aplicables de acuerdo a la ley
vigente, para este caso tendremos los siguientes datos:
Tabla 22: Costos del Salario del Operador
SALARIO DEL OPERADOR
SALARIO (Incluye beneficios de ley) 4500.00
Horas laboradas por cada operador por mes 240.00
Total hrs requeridas por año (365 días) 8760.00
Total de operadores para cubrir el mes 4.00
Total de operadores para cubrir vacaciones 1.00
COSTO HORARIO (SOLES / HR) 30.82
COSTO HORARIO11 (DOLARES / HR) 9.34
Fuente: Elaboración propia
11 El tipo de cambio es de 3.30 soles por cada dólar.
58
En este punto se están considerando todos los operadores que se pueden
requerir para utilizar cada tractor todos los días del año.
El valor obtenido es de 9.34 $/hr aplicando cualquiera de los 2 métodos y
considerando que el operador está capacitado para cualquier tractor de orugas.
4.3.7 Cálculo del Costo de Operación de los Equipos
Para calcular el costo de operación por hora de cada equipo consideraremos
los valores obtenidos en los puntos anteriores y enfocaremos su incidencia
sobre los costos de operación.
Para este detalle presentamos la siguiente tabla resumen:
Tabla 23: Costo por hora para cada Equipo de acuerdo al Método Utilizado
DESCRIPCIÓN
MÉTODO EN ZANJA MÉTODO EN TÁNDEM
Tractor de Orugas
D7R
Tractor de Orugas
D8T
Tractor de Orugas
D7R
Tractor de Orugas
D8T
Cantidad de Equipos 1 1 1 1
Costo Horario Combustible 11.81 16.85 11.81 16.85
Costo Horario
Mantenimiento Planificado 18.34 21.09 18.34 21.09
Costo Horario Sistema de
Rodaje 19.90 22.11 19.90 22.11
Costo Horario de
Reparaciones 5.35 7.41 5.35 7.41
Costo Horario
Componentes de Desgaste 0.47 0.53 0.47 0.53
Costo Horario Salario del
Operador 9.34 9.34 9.34 9.34
COSTO HORARIO DE
LOS EQUIPOS ($ / hr)
65.21 77.33 65.21 77.33
Fuente: Elaboración propia
Por lo tanto el costo horario obtenido aplicando cualquiera de los 2 métodos es
de 77.33 $/hr para tractores D8T y de 65.21 $/hr para tractores D7R.
59
Tenemos también que el factor que más influye sobre el costo horario para los
tractores de oruga estará dado por las siguientes gráficas:
Gráfica N° 4: Distribución de Costos Horarios para Tractor D7R
Fuente: Elaboración propia
Gráfica N° 5: Distribución de Costos Horarios para Tractor D8T
Fuente: Elaboración propia
Costo Horario Combustible
18%
Costo Horario Mantenimiento
Planificado28%
Costo Horario Sistema de Rodaje
31%
Costo Horario de Reparaciones
8%
Costo Horario Componentes de Desgaste
1%
Costo Horario Salario del Operador
14%
PORCENTAJES DEL COSTO TOTAL
Costo Horario Combustible
22%
Costo Horario Mantenimiento
Planificado27%
Costo Horario Sistema de Rodaje
29%
Costo Horario de
Reparaciones9%
Costo Horario Componentes de Desgaste
1%
Costo Horario Salario del Operador
12%
PORCENTAJE DEL COSTO TOTAL
60
Para ambos casos el factor más influyente es el costo que se genera por el
sistema de rodamiento de los tractores de orugas.
4.4 Cálculo del Rendimiento de los Equipos
El rendimiento de los equipos estará dado por el costo horario dividido entre la
producción real por hora del equipo:
Tabla 24: Comparativo de Rendimiento de Equipos aplicando ambos Métodos
RENDIMIENTO DE LOS EQUIPOS DE CONFORMACIÓN PARA 120m
DESCRIPCIÓN
MÉTODO EN ZANJA MÉTODO EN TÁNDEM
Tractor de Orugas
D7R
Tractor de Orugas
D8T
Tractor de Orugas
D7R
Tractor de Orugas
D8T
Producción Real por
Equipo (m3 movido/hr) 198.76 327.18 207.04 340.82
Costo Horario Por
Equipo ($/hr) 65.21 77.33 65.21 77.33
Rendimiento por Equipo ($ /m3 movido)
0.328 0.236 0.315 0.227
Fuente: Elaboración propia
De la tabla anterior podemos concluir que: no solo aumenta la cantidad de material
que se acarrea por hora aplicando el método en tándem para ambos modelos de
tractor de orugas, sino también que el rendimiento que se obtiene aplicando el
método en zanja para un tractor de orugas D8T es de 0.236 $/m3 y que éste
disminuye a 0.227 $/m3 aplicando el método en tándem lo cual genera un ahorro de
0.009 $/m3 movido.
Para el caso de la aplicación de los tractores de oruga D7R tenemos que el
rendimiento es de 0.328 $/m3 aplicando el método de acarreo en zanja y que este
61
también disminuye a 0.315 $/m3 aplicando el método en tándem generando un
ahorro de 0.013 $/m3 movido.
Por lo que notamos a lo largo de este capítulo; las diferencias que se empiezan a
mostrar en la comparación de ambos métodos, pueden generar bases importantes
de investigación para evaluar su aplicación en otros campos de movimiento de
tierras, no solo en producción, sino también en evaluación de costos y en los
resultados que se esperan obtener, bajo condiciones de trabajo que deberán ser
evaluadas al detalle antes de aplicar el método en tándem y de ser necesario aplicar
restricciones según la necesidad.
Si bien es cierto, la aplicación del método en tándem empieza a mostrar ventajas
sobre el método tradicional (método de acarreo en zanja), también es cierto que
presenta algunas desventajas, como la posible ruptura de cantoneras y hasta
colisiones entre equipos, lo cual implica que la evaluación del operador sea
determinante en su aplicación y que es necesario considerar un programa de
capacitación para no solo mantener, sino también lograr un desempeño operacional
destacable, trabajando a distancias reducidas con los tractores de orugas; no
cualquier operador puede hacerlo sin antes ser capacitado y mantenerse practicando
en el tiempo.
62
CAPÍTULO 5
DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS
5.1 Análisis de la Producción Obtenida
Observamos que si nos enfocamos solo al uso de tractores de orugas D8T la
producción real obtenida para distancias de acarreo de 120m es de 327.18 m3/hr
aplicando el método en zanja y de 340.82 m3/hr aplicando el método en Tándem, lo
que nos ayuda a demostrar que el incremento de material que se empuja en el
mismo lapso de tiempo es del 4.17%.
Si tenemos distancia menores a 120m el incremento de material que se acarrea
aplicando el método en Tándem será exponencialmente mayor, y que a distancias
mayores a 120m seguirá resultando más rentable que el método en zanja, claro está,
considerando también el incremento o disminución de tractores de orugas según sea
el caso y la necesidad de la producción de arenas
Basándonos en la producción de gran minería donde se procesan 120 000 Ton/día,
el 98% es considerado como relave, eso quiere decir que aproximadamente 117 600
Ton/día son enviadas hacia el depósito de relaves, si consideramos la densidad del
relave como 1.672 Ton/m3 tenemos 70334.93 m3/día de lo cual solo se recupera en
la estación de ciclones el 41.8 % aproximadamente y el resto es enviado
63
directamente al embalse, eso nos da una producción estimada de arenas de 29400
m3/día; si el trabajo se realiza en 2 turnos, el proceso requiere mover 14700 m3 por
turno. Entonces tendríamos:
Tabla 25: Rendimiento de los Equipos para 120m
Producción Requerida por Turno (m3/turno)
14700
Tiempo Máximo a Utilizar (horas) 10
RENDIMIENTO DE LOS EQUIPOS DE CONFORMACIÓN PARA 120m
DESCRIPCIÓN
MÉTODO EN ZANJA
MÉTODO EN TÁNDEM
Tractor D7R
Tractor D8T
Tractor D7R
Tractor D8T
Cantidad de Equipos para cumplir con producción
8 5 8 5
Producción Real por Equipo (m3 movido/hr)
198.76 327.18 207.04 340.82
Costo Horario Por Equipo ($/hr) 65.21 77.33 65.21 77.33
Rendimiento por Equipo ($ /m3 movido) 0.328 0.236 0.315 0.227
RENDIMIENTO POR FLOTA ($ / m3 movido) 2.624 1.180 2.520 1.135
Tiempo Total duración de la actividad (HORAS)
9.24 8.99 8.88 8.63
Fuente: Elaboración propia
En la tabla anterior vemos que para cumplir con la producción requerida teniendo en
cuenta 2 turnos de 12 horas de trabajo y un tiempo referencial para moverla de 10
horas efectivas por turno, aplicando el método en zanja necesitaríamos 5 tractores
de orugas D8T trabajando por 8.99 horas efectivas (75% de utilización de los
equipos, considerando una disponibilidad del 100%) y acarreando 1635.9 m3/hr; pero
aplicando el método en tándem el tiempo disminuye a 8.63 horas efectivas (72% de
utilización de los equipos, considerando una disponibilidad también del 100%),
logrando acarrear hasta 1704.1 m3/hr utilizando la misma cantidad de tractores de
64
oruga, lo que nos muestra que la producción real de acarreo en el proceso
constructivo se optimiza en 68.2 m3/hr, sin necesidad de aumentar los recursos.
Para analizar el comportamiento de la producción de los tractores de orugas
calcularemos la producción real de los tractores D8T con referencia a las distancias
de acarreo y la cantidad de equipos que se requerirán para cumplir con la producción
propuesta:
Gráfica N° 6: Capacidad Óptima para ambos Métodos de acuerdo a la Distancia de Acarreo
Fuente: Elaboración propia
En la gráfica anterior se encuentra la capacidad óptima de acarreo para tractores de
orugas D8T aplicando cualquiera de los 2 métodos, como observamos en cualquiera
de los casos y de acuerdo a la distancia de acarreo, la aplicación del método en
tándem es más eficiente que el método en zanja, claro está, tomando como línea
base la misma producción diaria requerida para todos los casos.
1399.9
922.12
614.75
471.41
340.82 307.37 238.89
1343.9
885.23
590.16
452.55327.18 295.08 229.33
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 15 30 60 90 120 150 180 200
PR
OD
UC
CIO
N R
EAL
(m3
/hr)
PR
OD
UC
CIO
N R
EAL
(m3
/hr)
DISTANCIA DE ACARREO (m)
COMPARATIVO DE PRODUCCION REAL
PRODUCCION REAL TANDEM (m3/hr) PRODUCCION REAL ZANJA (m3/hr)
65
Gráfica N° 7: Tiempo Requerido considerando la cantidad de Equipos y la Distancia de Acarreo
Fuente: Elaboración propia
La gráfica N°7 tomando como línea base la producción diaria requerida de los
ejemplos anteriores, nos muestra que aplicando el método en tándem se optimiza
también el tiempo de producción de toda la flota de tractores D8T de 9.96 horas a
9.57 horas y que a ciertas distancias también hay la posibilidad de utilizar los mismos
recursos como es el caso de utilizar 5 tractores de orugas D8T para producir a
distancias entre 120m y 150 m dentro de un tiempo máximo estimado de 10 horas
(no resulta necesario aumentar la flota de tractores).
5.2 Análisis de los Costos de Operación de los Equipos
Como trabajamos con los mismos recursos y bajo los mismos parámetros de calidad,
los indicadores de desempeño KPIs (consumo de combustibles, grasas, aceites,
filtros, carrilerías, reparaciones, desgastes, etc) seguirán siendo los mismos; por lo
tanto el costo horario aplicando cualquiera de los 2 métodos en estudio será de 77.33
dólares/hora para los tractores de orugas D8T.
2 23
4
5 5
7
5.25
7.97 7.977.80
8.63
9.578.79
5.47
8.30 8.30 8.12
8.99
9.96
9.16
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 15 30 60 90 120 150 180 200
TIEM
PO
(h
r)
CA
NTI
DA
D D
E EQ
UIP
OS
DISTANCIA DE ACARREO (m)
COMPARATIVO DE TIEMPOS vs EQUIPOS REQUERIDOS
CANTIDAD DE EQUIPOS REQUERIDOS TIEMPO EMPLEADO TANDEM (hr)
TIEMPO EMPLEADO ZANJA (hr)
66
5.3 Análisis de las Variables de Operación de los Equipos
Si observamos en la gráfica N°7 los tiempos que se manejan para lograr la
producción diaria requerida (29400 m3/día) a distancias de acarreo de 120 m en 2
turnos de 12 horas tenemos que la utilización de los tractores de orugas D8T llega a
ser de 8.99 horas para el método en zanja y 8.63 horas para el método en tándem lo
que representa una utilización de la flota del 75% y del 72% respectivamente bajo
una disponibilidad física del 100%.
Pero como sabemos la disponibilidad física del 100% es ideal y esto hace necesario
que se tenga en cuenta un estimado para ajustar mejor nuestros valores, entonces
tomemos los siguientes criterios:
Si tenemos tractores de orugas laborando en un dique de relave en 2 turnos de
12 horas, consideraremos la evaluación para un turno asumiendo el total por
solo las 12 horas respectivas.
Si hablamos de gran minería hay requisitos de mantenimiento que se deben
cumplir, así tenemos:
o Los mantenimientos programados son cada 250 hrs y se hacen en el taller
aproximadamente cada 14 a 15 días, duran por lo menos 8 horas efectivas
en el taller y hay que sumarle el traslado del equipo tanto de ida como de
vuelta que es de 4 horas.
o Las reparaciones de los equipos dependen de la clase de evento mecánico
y/o eléctrico que se pueda presentar en campo, incluido en estos se
encuentra la falta de repuestos a la mano sumado a la distancia para
conseguirlos, lo cual aumenta el tiempo de reparación y el tiempo de
solución de la falla.
67
o Se realizan chequeos preventivos en las máquinas con la finalidad de evitar
reparaciones mayores los cuales son de 10 min diarios por parte del
personal mecánico por equipo.
Para el caso de las demoras operativas en minería por turno de 12 horas,
tendremos:
o Charla de seguridad de 5 min
o Tiempo de traslado y evaluación de las máquinas por parte de los
operadores asignados con 15 min.
o Abastecimiento de combustible 5 min.
o Traslado del personal y refrigerio hacia comedores 60 min.
o Retorno del personal hacia el campo 10 min.
o Cambio de turno de operador y traslado hacia vestuarios 20 min.
Considerando los puntos anteriores, tenemos:
Tabla 26: Reporte de Disponibilidad para Tractores de Orugas D8T
PERIODO TRAC01 TRAC 02
ene-17 93.5 90.0
feb-17 92.4 91.0
mar-17 93.0 93.3
abr-17 93.0 90.6
may-17 88.1 93.2
jun-17 89.0 93.9
jul-17 92.0 89.4
ago-17 89.0 91.7
sep-17 95.4 90.4
oct-17 87.3 79.9
nov-17 77.9 93.0
dic-17 83.0 82.2
2017 YTD 89.5 89.9
Fuente: Elaboración propia.
68
Si consideramos el promedio de disponibilidad física de la tabla anterior para el caso
de los tractores que trabajan en la construcción de diques de relave minero
tendremos un valor de 89.7%. Para el caso de las demoras operativas tendremos:
Tabla 27: Demoras Operativas por Turno de 12 Horas
DESCRIPCION DURACION (min)
Charla 5
Check list12 15
Abastecimiento de combustible 5
Refrigerio13 60
Retorno a campo 10
Cambio de turno14 20
TOTAL POR TURNO (min) 115
Fuente: Elaboración propia.
De la tabla anterior vemos que las demoras operativas por día serán de 230 min lo
que equivale a 3.83 horas. Entonces la utilización o uso de lo disponible quedará de
la siguiente manera:
Horas disponibles = 24 horas x 89.7/100 = 21.528 horas
Horas por demoras operativas = 3.833 horas
Horas efectivas = 21.528 – 3.833 = 17.695 horas efectivas
%Utilización = 17.695 / 21.528 * 100 = 82.2%
De los cálculos tenemos que, considerando una disponibilidad del 89.7%, se cuentan
solo con el 82.2% que equivale a 8.85 horas efectivas de utilización o de uso de lo
disponible; si este valor es tomado como línea base y comparado con el tiempo que
12 Incluye traslado de personal hacia el campo. (para el equipos es Stand by). 13 Incluye traslado hacia oficinas. (para el equipos es Stand by) 14 Incluye limpieza de equipo y traslado hacia vestuarios (para el equipos es Stand by).
69
toma la flota de tractores de orugas D8T en acarrear la producción requerida
aplicado sobre ambos métodos, notamos que:
Gráfica N° 8: Tiempos considerando dato de línea base
Fuente: Elaboración propia
Haciendo un análisis del grafico anterior tendremos que:
Para el método de acarreo en zanja el tiempo requerido de 8.99 horas efectivas
lo cual supera nuestra línea base y por lo tanto la flota de tractores de oruga se
incrementaría en 1 equipo. El total de equipos aplicando el método de acarreo
tradicional seria de 6 tractores.
Para el método de acarreo en tándem el tiempo requerido es de 8.63 horas
efectivas, lo que significaría que se contaría con una holgura de tiempo de 0.22
horas (13 min aproximadamente por turno) con respecto a la misma línea base.
Con la aplicación de este método no requerimos ampliar la flota de tractores de
oruga D8T, es más se cumple con la producción requerida con lo que se
mantienen los 5 tractores.
45
5
7
7.97 7.977.80
8.63
9.57
8.798.30 8.30 8.12
8.99
9.96
9.16
8.85
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
10.5
4
5
6
7
8
9
10
11
0 15 30 60 90 120 150 180 200
TIEM
PO
(h
r)
CA
NTI
DA
D D
E EQ
UIP
OS
DISTANCIA DE ACARREO (m)
COMPARATIVO DE TIEMPOS CONSIDERANDO DATO DE LINEA BASE
CANTIDAD DE EQUIPOS REQUERIDOS TIEMPO EMPLEADO TANDEM (hr)
TIEMPO EMPLEADO ZANJA (hr) LINEA BASE
70
5.4 Análisis de los Rendimientos de los equipos
Como podemos observar en la tabla 24 contenida en el acápite 5.1. (Análisis de la
Producción Obtenida), la diferencia entre la aplicación de ambos métodos para
tractores de oruga D8T aparentemente es pequeña (0.236 dólares/m3 movido para el
método en zanja y de 0.227 dólares/m3 movido para el método en Tándem), pero si
analizamos los valores obtenidos en el punto anterior vemos que el rendimiento por
flota se incrementará de 1.180 $/m3 movido a 1.416 $/ m3 movido por la necesidad de
aumentar 1 tractor para cumplir con la producción diaria establecida aplicando el
método de acarreo en zanja mientras que el rendimiento aplicando el método en
tándem se mantendrá en 1.135 $/m3 movido.
Trabajando con la misma cantidad de tractores (5 para el método en tándem) a 1.135
$/m3 movido; no solo se optimiza el proceso constructivo, también se optimiza el
tiempo que se demora en mover el material y así se facilita la conservación de la
humedad para continuar con las demás fases del proceso (compactación y
certificación de capas). Comparando ambos métodos tenemos:
El método en zanja mueve material a 1.416 $/m3 movido.
El método en tándem mueve material a 1.135 $/m3 movido.
La diferencia entre ambos es de = 1.416 - 1.135 = 0.281 $/m3 movido.
Total de ahorro = 0.281 $/m3 movido x 29400 m3/día = 8261.4 $/ día.
Utilizar los mismos tractores mejora el costo, pero es también necesario indicar que
se puede dar una combinación de tractores de otros modelos y tamaños, por ejemplo
si se requiere mover solo 40 m3 en el último ciclo de conformación, sería mejor
hacerlo con tractores más pequeños como los D6T o D7R que optimizan el uso de
los equipos más grandes y considerando la proyección de los costos para un periodo
de un año, tendríamos:
71
Tabla 28: Proyección Anual de Costos
PERIODO 2019
DESCRIPCION ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SETIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE TOTAL
Días 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
Material procesado (ton/día)
120000 120000 120000 120000 120000 120000 120000 120000 120000 120000 120000 120000
Material enviado a relave (%)
98 98 98 98 98 98 98 98 98 98 98 98
Material de relave (ton/día)
117600 117600 117600 117600 117600 117600 117600 117600 117600 117600 117600 117600
Material seleccionado para construcción (%)
41.8 41.8 41.8 41.8 41.8 41.8 41.8 41.8 41.8 41.8 41.8 41.8
Material para construcción (ton/m3)
49156.8 49156.8 49156.8 49156.8 49156.8 49156.8 49156.8 49156.8 49156.8 49156.8 49156.8 49156.8
Densidad del relave (ton/m3)
1.672 1.672 1.672 1.672 1.672 1.672 1.672 1.672 1.672 1.672 1.672 1.672
Material para construcción (m3/día)
29400 29400 29400 29400 29400 29400 29400 29400 29400 29400 29400 29400
COSTOS APLICANDO EL MÉTODO TRADICIONAL (MÉTODO EN ZANJA) Total de equipos utilizados
6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
Costo por equipo ($/m3)
0.236 0.236 0.236 0.236 0.236 0.236 0.236 0.236 0.236 0.236 0.236 0.236
Costo por flota ($/m3)
1.416 1.416 1.416 1.416 1.416 1.416 1.416 1.416 1.416 1.416 1.416 1.416
Costo mensual ($/mes)
1,290,542.4 1,165,651.2 1,290,542.4 1,248,912.0 1,290,542.4 1,248,912.0 1,290,542.4 1,290,542.4 1,248,912.0 1,290,542.4 1,248,912.0 1,290,542.4
COSTO ANUAL (Dólares) 15,195,096
72
COSTOS APLICANDO EL MÉTODO EN TANDEM
Total de equipos utilizados
5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
Costo por equipo ($/m3)
0.227 0.227 0.227 0.227 0.227 0.227 0.227 0.227 0.227 0.227 0.227 0.227
Costo por flota ($/m3)
1.135 1.135 1.135 1.135 1.135 1.135 1.135 1.135 1.135 1.135 1.135 1.135
Costo mensual ($/mes)
1,034,439.0 934,332.0 1,034,439.0 1,001,070.0 1,034,439.0 1,001,070.0 1,034,439.0 1,034,439.0 1,001,070.0 1,034,439.0 1,001,070.0 1,034,439.0
COSTO ANUAL (Dólares) 12,179,685
TOTAL AHORRADO (Dólares)
256,103.4 231,319.2 256,103.4 247,842.0 256,103.4 247,842.0 256,103.4 256,103.4 247,842.0 256,103.4 247,842.0 256,103.4 3,015,411
Fuente: Elaboración propia
Con los resultados obtenidos solo para tractores de orugas D8T en la tabla anterior de este proyecto de investigación, concluimos el
presente capitulo indicando que el ahorro anual que conseguiríamos aplicando el método en tándem llegaría a 3´015,411.00 dólares en un
año, cumpliendo la producción diaria propuesta que se contempla para este trabajo.
73
CONCLUSIONES
Aplicando el método en Tándem se logra un incremento del 4.17% del total de
material que se mueve en comparación con el método tradicional de acarreo en
zanja; para distancias de 120m a más; por lo que se consigue optimizar el proceso
de construcción de Diques de Relave Minero.
Si se aplica el método en tándem, la capacidad de acarreo óptima de la maquinaria
pesada utilizada se incrementa de 327.18 m3/hr a 340.82 m3/hr por cada tractor de
orugas D8T.
El rendimiento de los equipos aplicando el método en tándem no solo optimiza el
uso de los equipos, también genera un ahorro de 8261.4 $/ día y la necesidad de
evaluar si se requiere aumentar la flota de activos de la empresa creando la
posibilidad de optimar a su vez las fases siguientes del proceso constructivo para
diques de relave minero.
Al evaluar los indicadores de desempeño en la aplicación de ambos métodos
observamos que la producción del tractor varia significativamente si el operador se
encuentra en un nivel promedio por lo que mantener capacitado al personal nos
ayuda a evitar demoras innecesarias en el acarreo de relave y el incremento de la
flota de activos por parte de la empresa; y los costos operativos pueden mejorarse
buscando formas de conservación de la carrilería de los equipos; además que el
74
uso del método en tándem no solo trae beneficios para largas distancias de
acarreo, sino también puede optimar la producción para distancias menores a 100
m.
El ahorro total proyectado que se alcanzaría aplicando el método en tándem
llegaría a 3´015,411.00 dólares por año.
75
ANEXOS
Anexo N° 1: Ábaco para el Cálculo de la Producción de Explanación Calculada para Hojas Universales
Fuente: Manual de Rendimiento Caterpillar, edición 46 [4]
76
Anexo N° 2: Ábaco para el Cálculo de la Producción de Explanación Calculada para Hojas Semiuniversales
Fuente: Manual de Rendimiento Caterpillar, edición 46 [4].
Anexo N° 3: Ábaco para el Cálculo de la Producción de Explanación Calculada para Hojas Semiuniversales
Fuente: Manual de Rendimiento Caterpillar, edición 46 [4]
77
Anexo N° 4: Ábaco para el Cálculo de la Producción de Explanación Calculada para Hojas Rectas
Fuente: Manual de Rendimiento Caterpillar, edición 46 [4]
NOTA.- Las gráficas de producción del tractor de orugas ofrecen una producción
máxima sin corrección para hojas rectas, semiuniversales y universales y se basan
en las siguientes condiciones:
100 % eficiencia (hora de 60 minutos: ciclo de nivel).
Máquinas de servotransmisión con tiempos fijos de 0,05 minutos.
La máquina corta una distancia de 15 m (50') y luego acarrea la carga de la
hoja para arrojarla por encima de una pared alta. (Tiempo de descarga: 0 s).
Densidad del suelo de 1370 kg/m3 s (2300 lb/yd³ s).
Coeficiente de tracción:
o Máquinas con cadenas: 0,5 o mejor
o Máquinas con ruedas: 0,4 o mejor
Se utilizan hojas controladas hidráulicamente.
Excavar 1F, Llevar 2F, Regresar 2R
78
Anexo N° 5: Ábaco Porcentaje de Pendiente vs Factor de Explanación
Fuente: Manual de Rendimiento Caterpillar, edición 46 [4]
Anexo N° 6: Tabla para los Factores de Corrección de la Condición de Trabajo
Fuente: Manual de Rendimiento Caterpillar, edición 46 [4]
79
Anexo N° 7: Tabla de Consumo de Combustible por hora y Guías de Factor de Carga para Tractores de Cadena
Fuente: Manual de Rendimiento Caterpillar, edición 46 [4]
NOTA.- Es necesario mencionar que un estudio de consumo de combustible
medido en un período de operación corto mostrará un consumo mayor que el
señalado aquí porque:
El estudio se realizará al 100 % de productividad, sin descansos ni
tiempo en velocidad en vacío.
Los operadores sabrán que los están examinando y es posible que no
muestren sus técnicas de operación normales.
Por otro lado, estas tablas consideran las ineficiencias “normales” del
ciclo de trabajo y son más cercanas a la operación diaria “normal”.
80
Anexo N° 8: Condiciones Primarias que Influyen en la Duración Potencial del Tren de Rodaje de Cadenas
1) IMPACTO El efecto más fácil de evaluar es estructural: doblamiento, descascarillado, rajaduras, aplastamiento de las pestañas de los rodillos, etc. y problemas de la tornillería y de retención de los pasadores y bujes. Evaluación de las cargas de choque: • Altas — Superficies duras e impenetrables con protuberancias de 150 mm (6 pulg) o aún más altas. • Moderadas — Superficies parcialmente penetrables con protuberancias de 75 a 150 mm (3-6 pulg) de alto. • Bajas — Superficies totalmente penetrables (proporcionan pleno soporte a las planchas de las zapatas) y con pocas protuberancias.
2) ABRASIÓN La tendencia de las materias del suelo a desgastar las superficies de fricción en los componentes de las cadenas. Evaluación de la abrasión: • Intensa — Suelos muy húmedos que contengan gran proporción de arena o partículas de rocas duras, anguladas o cortantes. • Moderada — Suelos ligeramente mojados o de un modo intermitente, que tengan baja proporción de partículas duras, anguladas o cortantes. • Baja — Suelos secos o rocas con una proporción baja de arena, de partículas anguladas o cortantes, o esquirlas de roca.
3) FACTOR “Z”
Representa los efectos combinados de muchas condiciones relativas al ambiente, así como a las operaciones y al mantenimiento con respecto a la duración de los componentes en un trabajo determinado. Condiciones naturales y terreno: • La tierra, por ejemplo, tal vez no sea abrasiva pero puede ser del tipo que se acumula en los dientes de las ruedas motrices, lo que causaría interferencias y grandes esfuerzos cuando los dientes se acoplan a los bujes. Las substancias químicas corrosivas de las materias que se mueven o que hay en el terreno pueden afectar el ritmo de desgaste y la humedad y temperaturas agravarían los efectos. La temperatura por sí sola puede ser un agente importante: las escorias calientes y los suelos congelados constituyen los dos extremos. El trabajo constante en laderas intensifica el desgaste en los lados de los componentes. • Operación: Ciertos hábitos de algunos operadores intensifican el desgaste de las cadenas y los costos si no se ejerce el control necesario en el trabajo. Tales prácticas incluyen las operaciones a gran velocidad, particularmente en retroceso; los virajes muy cerrados o las correcciones constantes de dirección, así como la salida de las cadenas debido a que el motor alcanza el par límite.
81
• Mantenimiento: Las buenas normas de mantenimiento— tensión adecuada de las cadenas, limpieza diaria cuando se trabaja con materiales pegajosos, etc. — combinadas con la medición regular del desgaste y la ejecución a tiempo de las tareas de servicio recomendadas (SEC) aumentan la duración de los componentes y disminuyen los costos, pues reducen al mínimo los efectos negativos de dichas condiciones y de otras muchas.
Fuente: Elaboración Propia
Anexo N° 9: Factores Básicos del Tren de Rodaje
Fuente: Manual de Rendimiento Caterpillar, edición 46 [4]
NOTA:
Se pueden elegir los multiplicadores de condiciones en cualquier
combinación. Por lo tanto, un multiplicador de 0,4 (todos los multiplicadores
con valores bajos) representa lo óptimo, mientras que 1,7 (todos los
multiplicadores con valores altos) representaría condiciones pésimas.
El costo por hora del tren de rodaje estimado que se obtenga con este
método estaría constituido aproximadamente en un 70% por el costo de las
piezas y en un 30% por la mano de obra. El costo de los componentes del
tren de rodaje se basa en las Listas de Precios al Consumidor publicadas
82
en EE.UU. y se puede ajustar según sea necesario de acuerdo a los
derechos de importación, tipos de cambio, etc., fuera de los Estados
Unidos. La mano de obra se estima a $60 dólares la hora.
No se debe usar esta fórmula para calcular el costo de trenes de rodaje de
tractores que trabajan en aplicaciones de manejo de carbón en pilas de
existencias. En estas aplicaciones, los costos son nominales y si se utiliza
esta fórmula el resultado será un costo considerablemente más alto que el
costo real.
83
GLOSARIO
CARA EXTERNA.- También se le llama talud del dique, es el nombre que se le da para
diferenciarlo del talud interno que conecta el dique de relave con el embalse del mismo.
CRITERIO.- Lineamiento básico estandarizado que se toma para definir una situación
determinada.
DEPÓSITO DE RELAVE.- Consiste en la construcción de un dique o muro estable de
arena gruesa cuidadosamente seleccionada, con el fin de contener el agua y la arena fina
que se deposita aguas arriba de dicho muro conocido como embalse.
DISPONIBILIDAD FÍSICA.- Mide la gestión de mantenimiento, es una medida de la
cantidad de tiempo de demoras de los equipos, requerido para mantener al equipo
disponible. Es el porcentaje del tiempo controlable que mantenimiento ha dado disponible
el equipo para la gestión de operaciones.
Es más probable que la licuefacción ocurra en suelos granulados sueltos saturados o
moderadamente saturados con un drenaje pobre, tales como arenas sedimentadas o
arenas y gravas que contienen vetas de sedimentos impermeables.
ESTABILIDAD.- La estabilización del dique consiste en dar estabilidad al sustrato
fijándolo y garantizando la permanencia de su compactación. Se transforma el suelo del
84
que se dispone en material deconstrucción de calidad, así, al estabilizar el suelo es
posible obtener el control sobre su erosión y evitar un posible fenómeno de licuefacción.
FACTOR DE CARGA DEL MOTOR.- Se refiere a la carga instantánea del motor en
relación con su capacidad máxima. Un motor que de forma continua produce plena
potencia nominal está funcionando con un factor de carga de 100%. Las máquinas para
movimiento de tierras pueden alcanzar intermitentemente un factor de carga de 100 %,
pero rara vez operan en este nivel durante períodos prolongados.
FLOTA.- Se considera flota a todos los equipos que cuentan con características similares
dentro de un proceso constructivo, por ejemplo flota de tractores.
HOJA TOPADORA.- Llamado también lampón, es el implemento con el cual el tractor de
orugas corta y acarrea el material.
INDICADORES DE DESEMPEÑO.- Son instrumentos que proporcionan información
cuantitativa sobre el desenvolvimiento y logros de un proyecto determinado.
LICUEFACCIÓN DEL SUELO.- Describe el comportamiento del suelo que, estando
sujetos a la acción de una fuerza externa (carga), en ciertas circunstancias pasan de un
estado sólido a un estado líquido, o adquieren la consistencia de un líquido pesado. Es
un tipo de corrimiento provocado por la inestabilidad de un talud. Es uno de los
fenómenos más dramáticos y destructivos y, además, más polémicos y peor explicados
que pueden ser inducidos en depósitos por acciones sísmicas.
m3/día.- Producción de material por una determinada unidad de tiempo. Metros cúbicos
por día para este caso.
m3/hr.- Producción de material por una determinada unidad de tiempo. Metros cúbicos
por hora para este caso.
NIVEL FREÁTICO.- Corresponde al nivel superior de una capa freática o de un acuífero
en general.
PRODUCCIÓN REAL.- Es la producción que se desea alcanzar después de aplicar
diversas técnicas de trabajo en el de tractores de orugas.
85
RELAVE.- Son desechos tóxicos subproductos de procesos mineros de concentración de
minerales, consiste en una mezcla de minerales, agua y roca pulverizada, la cual
contiene altas concentraciones de químicos y elementos que se van degradando
lentamente.
TÁNDEM.- Cuando 2 o más tractores de orugas de características similares se juntan
con el fin de acarrear material a distancias mayores a 120m.
TONELADAS POR HORA.- Es la unidad que se utiliza para medir la producción de
material en una determinada unidad de tiempo.
UTILIZACIÓN O USO DE LO DISPONIBLE.- Es el porcentaje del tiempo disponible
donde el equipo se encuentra trabajando. La utilización mide la gestión de operaciones
mina, indica que tan eficientemente se gestiona el equipo.
86
BIBLIOGRAFÍA
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[1
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Caterpillar, Manual de Operación y Mantenimiento: Tractores de cadenas D6T (179
páginas), 2008.
